輪式移動機(jī)器人運動控制技術(shù)研究.pdf

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

2、WM功率驅(qū)動、測速單元、電源系統(tǒng)和傳感器信息采集模塊等。對移動機(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)差動驅(qū)動的運動學(xué)模型，提出一種基于參數(shù)分配器，運用常規(guī)PID算法對移動機(jī)器人速度和角速度進(jìn)行雙閉環(huán)控制以控制移動機(jī)器人的位姿的算法，避免根據(jù)控制左右驅(qū)動輪速度間接控制角速度可能出現(xiàn)驅(qū)動輪打滑而產(chǎn)生大的角速度控制偏差問題。在自行研制的移動機(jī)器人上的實驗證明，該運動控制技術(shù)的可行性和有

3、效性。 第四，針對常規(guī)PID算法難以適應(yīng)移動機(jī)器人運動控制系統(tǒng)非線性等特性的不足，將常規(guī)PID算法、模糊推理和參數(shù)分配器相結(jié)合，設(shè)計了一種基于參數(shù)自調(diào)整模糊PID的移動機(jī)器人運動控制系統(tǒng)。在自行研制的移動機(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)運動控制的對比實驗，實驗結(jié)果表明，模糊PID控制的移動機(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)行的抗干擾實驗驗證了參數(shù)自調(diào)整模糊PID移動機(jī)器人運動控制系統(tǒng)