基于仿人智能的兩輪輪式機器人運動控制實現(xiàn).pdf

1、兩輪輪式機器人（TWMR，Two-Wheel Mobile Robot）集中了傳感技術、信息處理、電子工程、計算機工程、自動化控制工程以及人工智能等多門學科的綜合系統(tǒng)，是目前研究最活躍的領域之一。TWMR由于其結構上所具有的非完整性約束的特性，并且運動過程中存在的系統(tǒng)時變的特性。因此，TWMR的運動控制問題一直是國內外研究難點的問題。
　　通常對TWMR運動控制的研究主要集中在點鎮(zhèn)定控制和軌跡跟蹤控制兩個方面。而這些控制方法的設計

2、大多都是在離線的情況下進行的，通過精確的被控對象模型設計控制算法，然后運用優(yōu)化算法離線優(yōu)化控制器的參數(shù)，從而使TWMR運動軌跡得到較好的控制。但控制器參數(shù)的離線優(yōu)化會耗費掉大量的時間，特別是在實物系統(tǒng)中，外界環(huán)境和機器人自身的變化都會導致被控對象模型的變化，參數(shù)的調整更加麻煩。
　　相對于離線的控制方法，控制參數(shù)動態(tài)可調的在線控制器就有著良好的性能，不但能夠節(jié)省大量調整控制器參數(shù)的時間和精力，并且增強了移動機器人的自適應能力對于擴

3、展其應用領域有著重要的意義。
　　本文通過對TWMR運動控制國內外多種控制方法的研究，提出一種參數(shù)自適應控制器，具體工作如下：
　?、偬岢隽嘶诜氯酥悄芸刂频膮?shù)自適應控制器。
　　該控制器是將仿人智能控制與神經網(wǎng)絡算法相結合得到的一種三層結構的控制器。底層為執(zhí)行層，該層主要采用多模態(tài)仿人智能控制器為基本控制單元；中間層為參數(shù)自適應調整層，該層通過神經網(wǎng)絡在線調整底層的各控制單元參數(shù)；上層為任務協(xié)調層，該層根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)

4、對各基本控制單元進行規(guī)劃控制。
　　②搭建了TWMR仿真實驗平臺和實物平臺，設計了基于Backstepping方法的離線參數(shù)整定控制器。并將本文所提出的的仿人智能控制器與Backstepping方法進行對比。
　　搭建基于“類等效”狀態(tài)空間模型的仿真平臺，并在該平臺上進行了兩種控制方法的點鎮(zhèn)定實驗和軌跡跟蹤實驗，觀察在有干擾和無干擾兩種情況下這兩種控制方法的控制效果。
　　搭建了基于直流雙閉環(huán)的實物實驗平臺，并采用本文