探析移动机器人的路径跟踪控制研究

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1、北京交通大学硕士学位论文移动机器人的路径跟踪控制研究姓名：罗金霞申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：程荫杭20061201j＆塞奎逼叁堂亟±堂僮迨室虫塞遁墨中文摘要移动机器人作为一种目前应用广泛的能在复杂的环境下工作的具有自规划、自组织、自适应能力的机器人，国fl夕l"都在加大科研力度使其朝智能化和多样化的方向发展。路径跟踪是移动机器人实现自主运动的基础，因此路径跟踪控制方法的研究对移动机器人的智能化具有很重要的意义。本文以自行研制开发的轮式自主移动机器人为对象，在分析移动机器人的运动学模型的基础上，主要针对移动机器人的路径跟踪控制以及人机交互界面设计进行了研

2、究，本文对移动机器人体系结构进行了研究，分析了水平式结构、垂直式结构和混合型结构。结合我们的移动机器人的应用目标，提出了基于多处理器并行的混合型体系结构，将整个系统从上至下依次分为任务协调层、行为规划层、行为控制层和运动控制层，并给出了各层的具体结构和功能。最后给出了移动机器人的整体硬件实现。根据移动机器人的运动学模型，针对其运动学特征，模仿汽车驾驶员的特点设计了预瞄控制器来确定预瞄点；在确定预瞄点的基础上，分别采用了两种路径跟踪控制方案：模糊控制方法和Lyapunov控制方法；最后，对这两种方案进行了MATLAB仿真。为了给用户提供简单的移动机器人状态信息以及操作平台，本文

3、结合移动机器人的结构和各部分实现的功能，设计了移动机器人人机交互界面。此人机交互界面的功能包括：目标路径数据的获取、目标路径和实际运动轨迹的显示、PCI04与DSP串13通信的实现。该人机界面将作为移动机器人CCD摄像头、超声波避障和运动控制三部分信息融合的基础控制界面。最后，对移动机器人进行了直线跟踪实验，针对移动机器人对直线的跟踪数据，分析了跟踪的稳定性以及误差的影响因素。实验结果表明，本文所采用的路径跟踪控制方法是正确可行的。关键词：移动机器人；体系结构；路径跟踪控制；人机交互界面ⅡMobilerobot,whichisnowappliedwidely,performs

4、asakindofrobotwitlltheabilitiesofself-planning,self-organizing,self-adaptingincomplexenvironment．Inordertomakeitmoreintelligentanddiversiform,researchesalecarriedonallovertheworld．Mobilerobot’Sself-determinationmovementisbased011trajectorytrackingcontrol，80theresearchOiltrajectorytrackingco

5、ntrolhasverycrucialmeaningforrobot’sintelligentizing．Thispaperstudiesonthetrajectorytrackingcontrolandthedesignofhuman-machineinterface，based011thekinematicmodelofmobilerobotdesignedbyourselves．Basedontheanalysisofthemobilerobot’Sarchitecture，includinghorizontal，verticalandcombinedarchitect

6、ure,acombinedmobilerobotarchitectureofmulti-microprocessorsparallelprocessinghasbeenintroducedaccordingtoourrobot’Sappliedrange．Thisarcinteetureconsistsoffourlevels，whicharetaskschedule，actionplanning,actioncontrolandmovementcontr01．Thedetailandfunctionofeverylevelarealsoputforward．Atlast,t

7、hehardwarefabricispresented．AfterthekinematicmodelofOurrobotisanalyzed,apreviewfuzzycontrollerisdesignedbyimitatingtheCardrivertodeterminethepreviewpoint．Then,twotrajectorytrackingcontrolmethods，fuzzycontrolandLyapunovfunctioncontrol，areputforward．MaⅡabi