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文章编号 :1673-0291(2004)05-0080-04
移动机器人路径跟踪模糊整定的比例微分控制
洪 鑫 ,盛 华
(北京交通大学 电子信息工程学院 ,北京 100044)
摘 要 :针对数学模型复杂的移动机器人的路径跟踪问题 ,使用模糊整定的比例微分控制算法 .该
控制方法参考模糊控制的思想 ,将位置和方向误差分成若干个模糊集合 ,使比例微分控制器参数能
够根据机器人的状态进行调节 .仿真结果表明 ,该方法在机器人的路径跟踪控制中效果良好 .
关键词 :移动机器人 ;路径跟踪 ;模糊整定 ;比例微分控制
中图分类号 :
TP
273.2 文献标识码 :
B
Proportional Differential Control for Lane Following
for Wheeled Robot Ba s e d on Fuzzy Adjusting
HO NG Xin
,
SHENG Xun_hua
(
School of E lec tr on ic s and I nformation Engineeri ng
,
B ei jin g Jia oto ng Uni vers ity
,
Beijing
100044 ,
China
)
Abstract
:
As the mathematic mo del of the wheeled robot is v ery c om plicated
,
afuzzyadjustingpropor
-
tional differential
(
PD
)
control m e th o d i s presented f o r its lan e f oll o w ing
.
The p o siti on and ori entati on
errors were divided into se veral fu zzy sets with the c ontroller parameters adapting to different error sit
-
u ati ons
.
Si mul ation r e sults sh o w th at the eff ecti v en es s of the w he eled ro b ot c ontroll er i s g o o d
.
Key words
:
mobile robot
;
l an e foll o w ing
;
fuz zy adju sting
;
proportional differential c ontrol
收稿日期 :2 00 4-0 4-10
作者简介 :洪 鑫 (1 9 7 8 — ) ,男 ,江 苏 徐 州 人 ,硕 士 生 .
email
:
hong
-
xin
-
xin
@163.
com
盛 华(1946—) ,男 ,上海人 ,教授 .
移动机器人是智能机器人研究中的一个重要分
支
[1]
.目前用于移动机器人路径跟踪中的主要方法
是比例 - 微分(
PD
)控制方法
[2]
,它采用误差矢量作
为系统的反馈来消除跟踪误差 ,以达到跟踪已知路
径的目的 .但是 ,由于非线性、轮胎与地面的轻微滑
动和非完整约束等原因使得机器人是一个非常复杂
的非线性系统 ,用一组参数来进行控制很难取得良
好的控制效果 .
模糊逻辑控制方法是通过模仿人的思维方式和
控制经验来实现的一种控制方法 .它基于模糊语言
变量对人的经验的形式化描述 ,运用模糊逻辑推理、
决策等数学工具处理 ,达到令人满意的控制效果 .同
时,大量应用实践表明 ,模糊逻辑控制对于复杂的非
线性系统及不确定系统均有很好的控制效果 .
本文作者将传统
PD
与模糊控制的思想结合起
来 ,用一种模糊整定的
PD
控制方法实现了移动机
器人的路径跟踪 ,并给出了仿真结果 .
1 理论分析
1.1 采用
PD
控制的路径跟踪方法
移动机器人路径跟踪
PD
控制的原理如图 1 所
示.完整的
PD
控制器为
δ(
k
)=
K
Dd
d
(
k
)+
K
Pd
Δ
d
(
k
)+
K
Pa
α(
k
)+
K
Da
Δα(
k
)(1)
式中 ,
K
Dd
、
K
Pd
分别为距离误差的比例和微分因子 ;
K
Pa
、
K
Da
分别为方向误差的比例和微分因子 ;α为
方向误差 ;
d
(
k
)为机器人质心与期望路径间的距离
误差 ;δ(
k
)为前轮的转向角 .
第28卷 第5期
2004 年 10 月
北 京 交 通 大 学 学 报
JOUR NAL OF BEIJI N G JIAO T ONG UNIV ERS I TY
Vol
.2 8
No
.5
Oct
.2004
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