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基于MPC−FAPID的复杂工业场景轮式巡检机器人轨迹跟踪控制
1
作者 杨磊 郝萌 +4 位作者 鲍久圣 王凯 阴妍 戴守晨 张可琨 《工矿自动化》 北大核心 2025年第10期57-68,共12页
目前针对巡检机器人轨迹跟踪控制的研究主要存在以下问题:①在应对非对称负载扰动时,双电动机同步控制精度不足。②单一控制结构难以兼顾预测优化与动态抗扰能力。③在复杂多变路况(道路坡度、路面状态发生较大变化等)下,控制算法的自... 目前针对巡检机器人轨迹跟踪控制的研究主要存在以下问题:①在应对非对称负载扰动时,双电动机同步控制精度不足。②单一控制结构难以兼顾预测优化与动态抗扰能力。③在复杂多变路况(道路坡度、路面状态发生较大变化等)下,控制算法的自适应性与鲁棒性仍有待提升。针对上述问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)与模糊自适应PID(FAPID)算法(即MPC−FAPID)的分层双闭环轨迹跟踪控制方法。基于四轮差速巡检机器人运动学模型,在控制量及控制增量中加入相应的约束,完成了基于MPC的轨迹跟踪控制器设计。针对四轮差速巡检机器人轮速易受干扰导致控制不协调的问题,通过引入FAPID算法,减少四轮差速巡检机器人运动过程中的电动机转速误差,仿真结果表明:FAPID算法能有效降低同步偏差,其精度及鲁棒性均优于PID控制与鲸鱼PID控制算法。针对单层控制结构难以兼顾预测能力和抗干扰性的问题,设计了基于MPC−FAPID的分层双闭环控制器:主环MPC实现轨迹跟踪误差补偿和多约束处理,从环FAPID抑制负载扰动影响。仿真结果表明:在直行上缓坡仿真工况下,MPC−FAPID的调整时间为0.87 s,相比MPC−PID,MPC−鲸鱼PID,能更迅速地调整机器人位姿靠近原始轨迹;在连续转弯仿真工况下,相较于MPC−PID与MPC−鲸鱼PID,MPC−FAPID能更好地捕捉原始轨迹的变化趋势,横向、纵向与航向角的最大误差分别为−0.051 m,0.00047 m,0.0408 rad。实机试验结果表明:相比MPC−PID,MPC−FAPID在多目标点轨迹跟踪实机试验中横向最大误差降低了88.24%,纵向最大误差降低了87.76%。 展开更多
关键词 轮式巡检机器人 轨迹跟踪控制 模型预测控制 模糊自适应pid算法 分层双闭环轨迹跟踪控制
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基于PID控制和遗传算法的半导体激光器温控系统 被引量：15
2
作者 徐娟娟 陈晨 杨洪军 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2017年第4期449-453,共5页
为了实现半导体激光器温度的精确控制,设计了将PID控制与遗传算法相结合的高精度温度控制系统.该系统使用热敏电阻与光电二极管进行测量和反馈半导体激光器的温度值,并用热电制冷器作为温控执行器,构成了双闭环控制系统,提出了利用遗传... 为了实现半导体激光器温度的精确控制,设计了将PID控制与遗传算法相结合的高精度温度控制系统.该系统使用热敏电阻与光电二极管进行测量和反馈半导体激光器的温度值,并用热电制冷器作为温控执行器,构成了双闭环控制系统,提出了利用遗传算法在线优化PID参数的方法,根据实时测量偏差、控制器输出和上升时间构建函数作为待优化的性能指标,从而动态调整控制器的参数.结果表明,系统能够实现高精度的温度稳定控制,稳定度达到0.027%,温度偏差为0.002℃,控制效果优于传统的PID控制,具有较好的应用价值. 展开更多
关键词 半导体激光器 温度控制 遗传算法 pid控制 热敏电阻 光电二极管 双闭环控制系统 优化
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基于舵向结构原理的新型机器人底盘系统设计 被引量：1
3
作者 张声岚 江豪 +2 位作者 李施施 姜鑫诚 张烈平 《桂林理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期541-548,共8页
为了提高轮式底盘机器人的灵活性、应对复杂地形的适应能力,提出了一种舵向结构的高机动性移动机器人。该机器人通过舵向结构在运动过程中对速度和方向分别控制以适应地形变化,在提高运动效率的同时也减少了运动分量对轮组造成的磨损。... 为了提高轮式底盘机器人的灵活性、应对复杂地形的适应能力,提出了一种舵向结构的高机动性移动机器人。该机器人通过舵向结构在运动过程中对速度和方向分别控制以适应地形变化,在提高运动效率的同时也减少了运动分量对轮组造成的磨损。使用Solidworks和MATLAB分别对机器人的运动过程和控制系统仿真,研制出物理样机并进行组合运动、绕点运动等测试,结果表明:该机器人能够通过4个轮组的组合运动实现整体控制,在4 s内以0.3 m/s的速度绕半径为15 cm的圆运动一周,误差保持在1 cm以内,验证了该机器人的灵活性。 展开更多
关键词 舵轮结构 串级pid控制 双闭环控制 全向运动 CAN通信
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基于ABMSSA的PP算法分布式自动驾驶轨迹跟踪控制策略 被引量：3
4
作者 周正阳 潘树国 +2 位作者 蔚保国 高旺 陈宗良 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期50-57,共8页
针对在轨迹跟踪控制中横向纯追踪控制算法前视距离的选取受车辆速度影响较大的问题,本文设计了一种改进樽海鞘优化算法对纯追踪控制中的前视距离进行实时调整优化。首先在纯追踪控制模型的基础之上,采用横向误差作为主要决策参数,设计... 针对在轨迹跟踪控制中横向纯追踪控制算法前视距离的选取受车辆速度影响较大的问题,本文设计了一种改进樽海鞘优化算法对纯追踪控制中的前视距离进行实时调整优化。首先在纯追踪控制模型的基础之上,采用横向误差作为主要决策参数,设计了改进樽海鞘优化算法的目标函数,同时还在算法中引入布朗运动和自适应权重以防止陷入局部最优解和提高算法的收敛速度。其次本文还设计了纵向双环PID控制算法用于实现智能体车辆对于参考速度的跟踪。最后在智能体车辆实际平台上对所提出的基于分布式纵向双环PID控制算法、横向前视距离优化的纯追踪控制算法进行实验验证,并且设置多组对比实验。结果表明采用基于前视距离优化的纯追踪轨迹跟踪控制控制算法具有最优控制性能,其中最大横向误差为0.068 m,平均横向误差为0.014 m,相较于模糊优化其控制精度提升了24.73%。 展开更多
关键词 轨迹跟踪 纯追踪控制 双环pid速度控制 改进樽海鞘优化算法
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计算机数据融合算法下植保机精准化作业研究
5
作者 韩志强 《农机化研究》 北大核心 2024年第1期107-111,共5页
针对我国传统的植保机在精准化作业和自动化喷洒方面存在的不足,基于计算机数据融合算法对植保机精准化作业进行了设计试验。植保机的主要组成包括控制单元模块、信息采集模块、传感器模块、数据传输模块和变量执行器模块。为了实现植... 针对我国传统的植保机在精准化作业和自动化喷洒方面存在的不足,基于计算机数据融合算法对植保机精准化作业进行了设计试验。植保机的主要组成包括控制单元模块、信息采集模块、传感器模块、数据传输模块和变量执行器模块。为了实现植保机的精准化作业,对植保机的飞行姿态调整和变量喷药过程进行了算法设计。其中,飞行姿态控制采用双闭环位置式PID控制算法,喷药过程采用改进的遗传PID控制算法进行控制。为了验证植保机精准化作业的效果,对其进行姿态控制和变量喷药试验。结果表明:植保机姿态控制良好,能够完成精准化喷药。 展开更多
关键词 植保机精准化作业 数据融合算法 双闭环位置式pid控制算法 改进遗传pid控制算法
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基于79F9211单片机的无刷直流电机控制器设计 被引量：8
6
作者 赵国树 周黎英 《现代电子技术》 北大核心 2015年第22期142-146,共5页
随着无刷直流电机的广泛使用,其控制器市场竞争愈发激烈,优良的性能和低成本之间的矛盾日益突出。硬件部分采用了较高性价比79F9211单片机为控制器,设计了IGBT驱动电路及其他辅助电路,完成了一种三相无刷直流电机控制系统。在双闭环调... 随着无刷直流电机的广泛使用,其控制器市场竞争愈发激烈,优良的性能和低成本之间的矛盾日益突出。硬件部分采用了较高性价比79F9211单片机为控制器,设计了IGBT驱动电路及其他辅助电路,完成了一种三相无刷直流电机控制系统。在双闭环调速环节,采用改进的积分分离PI算法,优化了电流采集的数字滤波算法,满足了无刷直流电机控制的动态和静态性能要求,降低了控制成本。最后通过实验验证了系统的可行性。 展开更多
关键词 无刷直流电机 79F9211单片机 双闭环控制 改进的积分分离PI算法 消抖递推滤波算法
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磁悬浮精密隔振器结构设计及控制算法研究
7
作者 朱伟 王传伟 +1 位作者 许兆棠 陈宁宇 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第3期443-450,共8页
针对半主动隔振器存在精度不高、频带较窄等问题,设计了一种由永磁铁和电磁铁组成的混合磁悬浮隔振器结构,建立了动力学数学模型。根据控制精度和要求,提出一种改进型的双闭环控制策略,即采用改进型遗传算法对外环的自抗扰控制器(ADRC)... 针对半主动隔振器存在精度不高、频带较窄等问题,设计了一种由永磁铁和电磁铁组成的混合磁悬浮隔振器结构,建立了动力学数学模型。根据控制精度和要求,提出一种改进型的双闭环控制策略,即采用改进型遗传算法对外环的自抗扰控制器(ADRC)参数进行优化,采用模糊神经网络对内环的PID控制器参数进行实时整定。通过MATLAB仿真比较,结果表明,采用优化控制算法后,系统超调量将小于1%,隔振器各参数稳定时间缩短了1.5 s左右。可见,改进后的控制算法具有较快的收敛速度,从而使混合磁悬浮隔振器具有更好的隔振性能。 展开更多
关键词 磁悬浮隔振器 改进型遗传算法 模糊神经网络 双闭环控制 MATLAB
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基于不同电机的拖拉机自动导航转向控制系统性能对比 被引量：20
8
作者 李世超 曹如月 +3 位作者 季宇寒 徐弘祯 张漫 李寒 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第B07期40-49,共10页
为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度,设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统,在分析步进电机、伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上,设计了拖拉机自动转向执行机构,并配备了工控机PC... 为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度,设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统,在分析步进电机、伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上,设计了拖拉机自动转向执行机构,并配备了工控机PC、PLC控制器、前轮转角检测机构和GNSS定位系统等设备。设计了工控机车载终端软件,能够实现自动导航的嵌套双闭环控制及相应PID控制算法,设计了控制系统的电气原理图和PLC转向程序,在混凝土路面和田间播种作业两种工况下进行了拖拉机自动导航实验。实验结果表明,当拖拉机作业速度为0.8m/s时,两种实验条件下,步进电机导航系统的均方根误差分别为8.81cm和12.09cm,伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.85cm和10.55cm,步进伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.54cm和5.53cm,步进伺服电机在方向盘转向控制系统中自动导航效果较好。 展开更多
关键词 自动导航 转向控制 电机选型 嵌套双闭环控制 pid控制算法
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