机器人小车运动轨迹的控制方法设计研究

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1、摘要本文主要完成了移动机器人小车的轨迹控制和避障控制算法，并对其控制系统进行了设计和完善。在本文的硬件设计中，将两台差动电机设计在两主动轮上。且主动轮上安装角位移传感器，光电码盘传感器测量小车在任意时刻的角速度极其线速度。推导出电动机的传递函数，建立了电动机的数学模型。硬件部分根据主动轮上安装的各传感器传送给从单片机的数据信息，并进行A／D转换，将数据传给主单片机，在主单片机中进行信息融合，从而达到控制电动机速度的目的。在轨迹控制算法中，推导出了机器入小车行走中主动轮与行走轨迹的位置关系，推导出了机器人小车的

2、实时位置，建立小车的方位的数学模型，把小车的方位角的误差及误差变化率作为输入量，方位角作为输出量，设计了模糊控制器。用MATLAB软件对模糊控制器和拟合后的曲线轨迹进行了仿真。在避障控制中，详细介绍超声波传感器的特点和工作原理，给出了硬件电路。本文采用模糊控制器对机器人小车的避障控制，具体介绍了模糊控制器的设计方法，并对该算法进行了仿真实验。此外，本文还对机器人小车系统中所需的传感器和控制系统的软硬件进行了系统地分析。本文主要讨论的问题如下：1、如何建立电机系统的数学模型?2、如何建立小车在行进过程中的位置模

3、型，(X(t)，Y(t)，中(t))?3、如何利用小车方位角误差，误差变化率作为输入量，驾驶角作为输出量建立模糊控制模型，并推导模糊控制器，反模糊化后得到输入量的精确控制量?4、如何利用MATLAB进行模糊控制仿真?5、如何避障?关键词：机器人小车轨迹控制避障模糊控制单片机控制规则超声波传感器AbstractInthispaper,thepath—controllingmethodsandtheobstacle-avoidingalgorithmsofthemobilerobotaredesigned，and

4、itscontrolsystemisdesignedandperfected．Thefeedbacksignalissentbythesensor,3onthecontrolledwheel，becausethefollowingfactorsaletakenintoaccount．Ononehand，thecontrolledwheeltarnssmoothly，anditsrelationstotheorientationsoftherobotcararesteadyandexact,ontheother

5、hand，thecontrolledwheelwillnotslipwhenitrotates．tntheprocessofthecontrollingalgorithms，therelationsbetweenthecontrolledwheelandtheorientationsoftherobotcararecipheredoutwhentherobotcarwalksoutthestraightlines，thearcsandtheSWea"ves．Inaddition，thefuzzycontrol

6、lerisdesigned．Thefuzzycontrollerandtheassembledpath—trackingaresimulatedinMATLABcircumstances．Inthealgorithmsofobstacle—avoiding，thecharacterisficsandtheworkprinciplesofultrasonicsensoraledescribedindetail，andhardwarecircuitispresented．Themethodbasedonfuzzy

7、controllerisadoptedtoachievetheobstacle—avoidingcontrol，theapplicationoftheobstacle—avoidingalgorithmsisintroducedconcretely．Besides，theresultofthisalgorithmsissimulated．Inaddition，thehardwareandsoftwareofthecontrolsystemandtheSensorssystemaredescribedsyste

8、matically．Keywords：robotcar；,path—tracking；obstacle—avoiding；fuzzycontrol；昆明理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下(或我个人⋯⋯)进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不合任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论