輪式移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究.pdf

1、本文圍繞自行設(shè)計(jì)的移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三方面，對(duì)未知環(huán)境下輪式移動(dòng)機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)、傳感器信號(hào)處理與融合，運(yùn)動(dòng)控制等問(wèn)題進(jìn)行了研究。 第一，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的歷史和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了綜述，同時(shí)介紹了本文的選題背景、主要研究?jī)?nèi)容和研究意義。 第二，自行研制了一種輪式移動(dòng)機(jī)器人，其采用兩輪差動(dòng)驅(qū)動(dòng)，多層堆棧機(jī)械結(jié)構(gòu)，并以PC104嵌入式計(jì)算機(jī)為核心控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了基于PC104嵌入式計(jì)算機(jī)的伺服控制系統(tǒng)，主要包括P

2、WM功率驅(qū)動(dòng)、測(cè)速單元、電源系統(tǒng)和傳感器信息采集模塊等。對(duì)移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)中所需的傳感器和控制系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，給出了硬件電路。 第三，根據(jù)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，提出一種基于參數(shù)分配器，運(yùn)用常規(guī)PID算法對(duì)移動(dòng)機(jī)器人速度和角速度進(jìn)行雙閉環(huán)控制以控制移動(dòng)機(jī)器人的位姿的算法，避免根據(jù)控制左右驅(qū)動(dòng)輪速度間接控制角速度可能出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪打滑而產(chǎn)生大的角速度控制偏差問(wèn)題。在自行研制的移動(dòng)機(jī)器人上的實(shí)驗(yàn)證明，該運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的可行性和有

3、效性。 第四，針對(duì)常規(guī)PID算法難以適應(yīng)移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)非線(xiàn)性等特性的不足，將常規(guī)PID算法、模糊推理和參數(shù)分配器相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種基于參數(shù)自調(diào)整模糊PID的移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。在自行研制的移動(dòng)機(jī)器人上進(jìn)行了模糊PID控制系統(tǒng)與常規(guī)PID控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，模糊PID控制的移動(dòng)機(jī)器人的速度和角速度的絕大多數(shù)控制指標(biāo)都得到較大幅度改善。進(jìn)行的抗干擾實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了參數(shù)自調(diào)整模糊PID移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)