题名 基于MPC和PID的脚轮式全向移动平台轨迹跟踪
1
作者
李华夏 黄晓蓉 沈安林 蒋鹏 彭忆强 隋立起
机构
西华大学汽车与交通学院 汽车测控与安全四川省重点实验室(西华大学) 四川省新能源汽车智能控制与仿真测试技术工程研究中心(西华大学) 宜宾丰川动力科技有限公司
出处
《计算机应用》
CSCD
北大核心
2024年第7期2285-2293,共9页
基金
四川省科技厅重点研发项目(2020YFG0211) 四川省科技厅国际合作项目(2023YFH0065) 四川省科技创新基地建设项目(2022ZYD0125)。
文摘
针对现有运动控制策略无法保证独立驱动脚轮式全向移动平台位姿的高精度控制问题,提出一种基于模型预测控制(MPC)和PID控制相结合的双闭环轨迹跟踪控制策略。首先,利用运动学几何关系建立独立驱动脚轮式全向移动平台在世界坐标系下的三自由度运动学模型,基于正交分解法建立平台在机器人坐标系下的逆运动学模型,以反映平台中心点速度与各个脚轮转速间的关系;其次,采用MPC并基于三自由度运动学模型设计位姿控制器,使平台对期望轨迹进行位姿跟踪,并在考虑多目标约束条件的情况下通过位姿控制器求解出最优控制量;最后,采用PID设计速度控制器,用于跟踪位姿控制器输出的期望速度,通过平台逆运动学模型计算得到期望轮速,从而驱动平台实现全向运动。通过仿真验证了所提控制策略的有效性,平台能有效跟踪直线轨迹和圆形轨迹。仿真结果表明,与通过平台转角逆运动学模型解耦驱动轮速的位置单环轨迹跟踪控制策略相比,加入速度内环后系统超调量下降97.23%,响应时间缩短36.84%。
关键词
独立驱动脚轮式全向移动平台 模型预测控制 轨迹跟踪 PID控制 运动学模型
Keywords
independently driven caster-type omnidirectional mobile platform Model Predictive Control(MPC) trajectory tracking Proportional Integral Derivative(PID)control kinematic model
分类号
TP273.4
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
题名 全向移动平台运动学分析及其自适应控制器设计
被引量：16
2
作者
唐炜 刘勇 胡海秀 顾金凤 程鲲鹏
机构
江苏科技大学机械工程学院 江苏远望仪器有限公司技术部
出处
《机械科学与技术》
CSCD
北大核心
2017年第6期883-889,共7页
基金
江苏省普通高校研究生实践创新计划项目(SJLX15_0524)资助
文摘
在分析Mecanum轮结构及其工作原理的基础上,基于矢量分析法建立了四轮全向移动平台一般形式的运动学模型;针对常规PID控制无法在线自整定及其响应实时性有待提高等问题,采用CMAC(Cerebellar model articulation controller)+PID联合控制策略,设计了全向移动平台嵌入式自适应控制器;进行了直流电机调速MATLAB仿真及实验对比分析,并通过多组典型实验对样机运动性能进行了测试。结果表明,该Mecanum轮全向移动平台运动学模型是合理的,CMAC+PID自适应控制器动态响应速度快、控制精度高、鲁棒性好,样机能在平面内较好地实现横/纵向平移、原地旋转及全方位运动,总体性能可满足工程应用要求。
关键词
MECANUM轮 全向移动平台 运动学分析 CMAC+PID控制器
Keywords
mecanum wheel omni-directional movement platform kinematics analysis CMAC＋PID controller
分类号
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
题名 基于超声波传感器的全向移动平台的沿墙控制
被引量：1
3
作者
童小利 金秋春
机构
郑州航空工业管理学院机电工程学院 郑州航空工业管理学院计算机科学与应用学院
出处
《机床与液压》
北大核心
2018年第23期52-56,共5页
基金
河南省高等学校重点科研项目(15A460011) 河南省科技厅科技攻关项目(172102210527)
文摘
针对沿墙自主导航,搭建一种由全向轮、步进电机、超声波传感器以及52单片机组成的全向移动平台,分析了其运动特性。进行了全向移动平台自主沿墙导航系统的硬件设计,提出了一种全动和差动相结合的沿墙控制策略。实验结果证明:该控制策略能有效实现自主精确沿墙导航,为全向移动平台的沿墙导航控制提供了一种方法。
关键词
全向移动平台 自主沿墙导航 超声波传感器
Keywords
Omni-directional movement platform Autonomous wall-following navigation Ultrasonic sensor
分类号
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
题名 一种Mecanum轮全向移动平台的设计
被引量：2
4
作者
章玮滨 唐炜
机构
江苏科技大学机械工程学院
出处
《机电工程》
CAS
北大核心
2018年第7期679-684,共6页
基金
江苏省普通高校研究生实践创新计划项目(SJLX15_0524)
文摘
针对传统移动平台无法满足在狭小空间内作业的问题,在对Mecanum轮结构及其工作原理进行分析的基础上,建立了其一般形式的运动学模型,并基于STM32和模糊PID自整定算法设计了一种嵌入式控制系统。由VB.NET编写了上位机软件,通过蓝牙无线控制平台的运动,并采用模糊PID自整定控制算法实现了闭环控制;经过多组典型实验,结合测距传感器,对该移动平台进行了运动性能测试。测试结果表明:该全向移动平台的运动学模型是合理的,控制系统运行可靠,样机能较好地实现平面内的全方位运动,模糊PID自整定控制算法控制精度高、实时性好,可满足工程应用要求。
关键词
MECANUM轮 全向移动平台 运动学分析 模糊PID自整定算法
Keywords
Mecanum wheel omni-directional movement platform kinematics analysis fuzzy PID self-turning algorithm
分类号
TH122
[机械工程—机械设计及理论]
TP273
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
题名 脚轮式全向移动平台的运动控制设计与仿真
被引量：4
5
作者
张天宇 彭忆强 黄晓蓉 孙树磊 何灼馀
机构
西华大学汽车与交通学院 汽车测控与安全四川省重点实验室 四川省新能源汽车智能控制与仿真测试技术工程研究中心
出处
《中国测试》
CAS
北大核心
2021年第7期109-118,124,共11页
基金
国家重点研发计划项目(2018YFB1201603) 四川省科技厅重点研发项目(2020YFG0211,2018GZ0110,2020YFG0023) +2 种基金 四川省青年科技创新研究团队资助项目(2015TD0021) 四川省教育厅科研创新团队资助项目(17TD0035) “西华杯”大学生创新创业项目(2020144)。
文摘
针对装配有3个单电机脚轮的全驱动全向移动平台(以下简称平台)运动控制问题,首先,采用正交分解法,根据纯滚动约束条件建立平台运动学模型;对于速度雅可比矩阵不可逆时平台处于奇异位形,失去全向移动能力的问题,通过耦合转角运动学和转向角运动学,设计耦合因子识别平台当前位形和奇异位形靠近程度,动态调节平台摆脱奇异位形。其次,采用拉格朗日法建立平台动力学模型,分析动力学Matlab仿真结果,消除转向角对平台的影响,合理简化动力学模型。最后,设计基于逆动力学的双闭环模糊PID控制策略使平台跟踪期望速度。仿真结果表明,耦合运动学模型可驱动平台产生特定运动方式摆脱奇异位形;动态耦合因子可减小转速超调量,降低驱动轮响应时间;在基于逆动力学的双闭环模糊PID控制策略作用下,平台实际速度能够快速稳定的收敛于期望速度。
关键词
全向移动平台 奇异位形 动力学模型简化 双闭环模糊PID
Keywords
omnidirectional mobile platform singular configuration dynamics model simplification double closed loop fuzzy PID
分类号
TP273.4
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
题名 面向柔性装配的全向移动技术
被引量：2
6
作者
姚利明 杨森元 张亮亮
机构
中国航空制造技术研究院
出处
《航空制造技术》
2017年第23期64-69,共6页
文摘
结合实际需求,设计了一种高可靠的模块化重载全向轮组和全向移动平台,具有结构紧凑、承载大、定位精度高的优势。全向移动平台采用4套集驱动、转向于一体的电动全向轮组,即每个轮组由两台电机分别进行行走和转向驱动。对其进行了全向移动功能、负载能力、运动精度以及刹车距离等试验。试验结果表明:全向移动平台各项功能指标达到了预期的设计目标,与工业机器人系统较好地完成了全向移动平台在柔性装配中的任务。
关键词
全向 轮组全向移动平台 工业机器人 柔性装配
Keywords
Omni-directional wheel Omni-directional vehicle Industrial robot Flexible assembly
分类号
V262.4
[航空宇航科学与技术—航空宇航制造工程]
题名 基于深度相机的移动机器人自主跟随技术
被引量：12
7
作者
任恒乐 徐方 邸霈 田大吉
机构
中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室 中国科学院机器人与智能制造创新研究院 中国科学院大学 沈阳新松机器人自动化股份有限公司中央研究院
出处
《计算机工程与设计》
北大核心
2020年第2期562-566,共5页
基金
国家重点研发计划基金项目（2017YFC0806700）
文摘
为解决移动机器人在复杂环境下进行自主跟随的问题,提出一种基于深度相机的自主跟随方法。搭建一个载有深度相机的全向移动平台;通过提取图像中的方向梯度直方图来检测行人,利用社会力模型预测行人的运动状态,结合分段颜色直方图信息提出一种行人模型来识别行人;利用人工势场法进行路径规划,完成自主跟随任务。实验结果表明,应用该方法移动机器人,在有行人干扰或距离行人较近的复杂环境下能够顺利的完成跟随任务。
关键词
自主跟随 行人识别 社会力模型 人工势场法 全向移动平台
Keywords
autonomous following pedestrian recognition social force model artificial potential field approach omnidirectional mobile platform
分类号
TP242.6
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
