快反镜作为复合轴光电跟踪系统的重要组成单元,其自身扰动抑制能力和动态响应能力决定了系统跟踪精度的上限。为提升快反镜系统性能,在现有自抗扰控制理论的基础上结合分数阶理论,提出一种分数阶自抗扰控制器(fractional-order active d...快反镜作为复合轴光电跟踪系统的重要组成单元,其自身扰动抑制能力和动态响应能力决定了系统跟踪精度的上限。为提升快反镜系统性能,在现有自抗扰控制理论的基础上结合分数阶理论,提出一种分数阶自抗扰控制器(fractional-order active disturbance rejection control,FO-ADRC)。给出该控制器设计过程,并通过仿真和实验验证的方式对比分析了传统自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC)、扩张状态观测器和分数阶PDμ控制器组成的分数阶自抗扰控制器两种控制策略对于快反镜动态性能的控制效果。实验结果表明,分数阶自抗扰控制器相较于传统自抗扰控制器在阶跃响应情况下,快反镜快速性提升了20.58%,在正弦曲线跟踪情况下,缩小了快反镜跟踪起始阶段跟踪误差,取前两个周期的误差数据计算跟踪精度提升了26.9%。展开更多
为使交互式水域环卫机器人(Interactive Water Sanitation Vehicle,IWSV)在进行垃圾收集时成功捕获水中浮动垃圾并顺利规避水域障碍物,提出一种将基于采样的快速搜索随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法与速度障碍模型相结...为使交互式水域环卫机器人(Interactive Water Sanitation Vehicle,IWSV)在进行垃圾收集时成功捕获水中浮动垃圾并顺利规避水域障碍物,提出一种将基于采样的快速搜索随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法与速度障碍模型相结合的路径规划算法。利用双目摄像头基于视差定位法获取水域动态障碍物的位置坐标,利用IWSV搭载的感应元件获取其自身与障碍物的相对方位角,基于速度障碍法计算可成功避开障碍物的移动角度调整范围,对更优的RRT算法中的随机采样过程进行进一步优化,得到改进的避障路径规划算法。考虑实际应用场景,引入抗积分饱和比例积分微分控制(Proportional Integral Differentiational Control,PID Control)法使航向控制器的控制效果更为精准有效。在实景测试时避障路径规划算法存在稳健性,基于到达时间(Time of Arrival,TOA)定位法进行仿真分析。仿真试验结果表明,该路径规划算法比RRT算法和改进前的RRT算法路径规划效果更优,可靠性更好,可在较短时间内避障并得到较优移动路径。在实景测试时基于TOA的Chan算法更加符合定位估计需求,且IWSV本体感应装置的噪声测算宜在10 m以内。展开更多
文摘为使交互式水域环卫机器人(Interactive Water Sanitation Vehicle,IWSV)在进行垃圾收集时成功捕获水中浮动垃圾并顺利规避水域障碍物,提出一种将基于采样的快速搜索随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法与速度障碍模型相结合的路径规划算法。利用双目摄像头基于视差定位法获取水域动态障碍物的位置坐标,利用IWSV搭载的感应元件获取其自身与障碍物的相对方位角,基于速度障碍法计算可成功避开障碍物的移动角度调整范围,对更优的RRT算法中的随机采样过程进行进一步优化,得到改进的避障路径规划算法。考虑实际应用场景,引入抗积分饱和比例积分微分控制(Proportional Integral Differentiational Control,PID Control)法使航向控制器的控制效果更为精准有效。在实景测试时避障路径规划算法存在稳健性,基于到达时间(Time of Arrival,TOA)定位法进行仿真分析。仿真试验结果表明,该路径规划算法比RRT算法和改进前的RRT算法路径规划效果更优,可靠性更好,可在较短时间内避障并得到较优移动路径。在实景测试时基于TOA的Chan算法更加符合定位估计需求,且IWSV本体感应装置的噪声测算宜在10 m以内。
