基于仿人智能控制的兩輪輪式機器人運動控制研究.pdf

1、移動機器人是一個集環(huán)境感知，動態(tài)決策與規(guī)劃，運動控制與執(zhí)行等多種功能為一體的綜合系統(tǒng)。移動機器人不斷完善的性能及服務型移動機器人有著廣闊的市場應用前景。兩輪輪式機器人運動控制問題主要包括機器人的點鎮(zhèn)定控制、路徑規(guī)劃和軌跡跟蹤。點鎮(zhèn)定控制是解決機器人基本運動的問題，是解決軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤的基礎(chǔ)。
　　兩輪差動輪式機器人系統(tǒng)是具有非完整約束的運動系統(tǒng)，其驅(qū)動執(zhí)行系統(tǒng)又由兩個具有內(nèi)部飽和非線性環(huán)節(jié)的雙閉環(huán)電機及其驅(qū)動系統(tǒng)組成，因此兩輪

2、差動輪式機器人點鎮(zhèn)定控制問題是一種多輸入多輸出的非線性系統(tǒng)控制問題，一直是國內(nèi)外研究人員的研究熱點。
　　作為典型的非完整約束系統(tǒng)，由于不滿足Brockett光滑連續(xù)鎮(zhèn)定的必要條件，即不存在連續(xù)時不變狀態(tài)反饋控制律以實現(xiàn)兩輪輪式機器人的點鎮(zhèn)定控制，而兩個電機系統(tǒng)存在的飽和非線性也極大地增加了系統(tǒng)控制的難度。
　　針對上述兩輪輪式機器人的點鎮(zhèn)定問題本文主要完成以下工作：
　?、偬岢隽嘶诜氯酥悄軇討B(tài)參數(shù)可調(diào)直流電機雙閉環(huán)

3、驅(qū)動控制方法，并設計實現(xiàn)了新型直流電機雙閉環(huán)驅(qū)動器，有效完成了對電機系統(tǒng)驅(qū)動電流上限的實時有效控制。驅(qū)動器系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制器結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速環(huán)控制器以仿人智能控制理論為基礎(chǔ)設計的仿人智能控制器，能夠根據(jù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)偏差選擇不同模態(tài)進行控制。利用霍爾電流傳感器獲取電機電樞電流作為反饋信息構(gòu)成電流環(huán)控制器，通過改變反饋系數(shù)來調(diào)節(jié)電機電機驅(qū)動系統(tǒng)的電流上限值。實現(xiàn)電機的動態(tài)參數(shù)可調(diào)。
　　②提出了一種具有三層結(jié)構(gòu)的仿人智能兩輪差動輪式機器人點鎮(zhèn)

4、定控制器，該控制器在上層采用基于角度和距離偏差特征的多模態(tài)仿人智能控制器，解決機器人運動學非完整約束問題；中層采用多模態(tài)限流控制器實現(xiàn)電機系統(tǒng)的有效配合，克服由于飽和非線性導致的失控；底層采用了基于動態(tài)參數(shù)可調(diào)驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)機器人驅(qū)動。
　　通過實驗證實驅(qū)動器實現(xiàn)對電機加速參數(shù)的動態(tài)可調(diào)，同實現(xiàn)了機器人點鎮(zhèn)定控制。證明了本文三層結(jié)構(gòu)的仿人智能兩輪差動輪式機器人點鎮(zhèn)定控制方法的有效性以及仿人智能動態(tài)參數(shù)可調(diào)直流電機雙閉環(huán)驅(qū)動器的實用