兩輪輪式機器人點鎮(zhèn)定仿人智能運動控制研究.pdf

1、兩輪輪式機器人(TWMR,Two-WheelMobileRobot)是應用十分廣泛的機器人系統(tǒng),由于TWMR具有運動學非完整性約束、動力學飽和非線性,兩個驅(qū)動系統(tǒng)相互耦合,實時運動過程中往往存在強干擾和系統(tǒng)時變特性,因此TWMR的運動控制及其優(yōu)化問題一直是國內(nèi)外研究的重點和難點問題。其中,點鎮(zhèn)定問題是TWMR運動控制中最重要、最基礎的問題。
　　仿人智能控制(HSIC,Human-SimulatedIntelligentContr

2、ol)是模仿人的控制行為來設計控制器,其研究的主要目標不是被控對象本身,而是控制器模擬人的控制結(jié)構(gòu)和控制行為的方式,特別適合于復雜非線性問題求解。本文基于仿人智能控制理論,針對TWMR的點鎮(zhèn)定運動控制所做的工作如下:
　?、偬岢隽艘环N三層結(jié)構(gòu)仿人智能(TL-HSIC)TWMR點鎮(zhèn)定控制器及其參數(shù)整定方法。
　　該控制器由仿人智能控制底層執(zhí)行層、動態(tài)參數(shù)自適應調(diào)整層和任務協(xié)調(diào)層三層構(gòu)成。底層執(zhí)行層針對機器人運動學非完整約束和動

3、力學非線性對運動控制的影響,將驅(qū)動電機的加速度作為控制參數(shù)引入到整個控制器系統(tǒng)中,采用仿人智能控制多模態(tài)底層控制器構(gòu)成了基本控制單元;動態(tài)參數(shù)自適應調(diào)整層針對實時運動控制過程中存在的強干擾及系統(tǒng)的時變特性,利用神經(jīng)網(wǎng)絡在線實時改變底層執(zhí)行層各基本控制單元的控制參數(shù),達到優(yōu)化各個基本控制單元的控制效果;頂層為任務協(xié)調(diào)層,根據(jù)系統(tǒng)和環(huán)境狀態(tài)規(guī)劃控制各基本控制單元及其動態(tài)參數(shù)自適應調(diào)整的工作狀態(tài)。采用遺傳算法,以機器人到達目標點的時間為適應度

4、函數(shù),實現(xiàn)整個控制系統(tǒng)控制參數(shù)的整定。
　?、诖罱嘶凇邦惖刃А睜顟B(tài)空間模型的TWMR仿真實驗平臺和基于新型直流電機雙閉環(huán)驅(qū)動器的實際TWMR實驗平臺,進行了TWMR點鎮(zhèn)定運動控制實驗。
　　基于實驗室提出的機器人“類等效”狀態(tài)空間模型,采用Matlab搭建仿真平臺,進行了參數(shù)整定和優(yōu)化實驗,以驗證控制器的有效性;
　　基于動態(tài)參數(shù)可調(diào)直流電機雙閉環(huán)仿人智能控制方法,設計了可以進行電機驅(qū)動電流上限控制的新型直流電機雙