轮式移动机器人的控制系统设计与优化.docx

轮式移动机器人的控制系统设计与优化

目录

内容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.3研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.4技术路线与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.5论文结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

轮式移动机器人系统概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

2.1机器人系统组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.1.1机械结构分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.1.2感知系统原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.1.3执行机构特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

2.1.4控制系统架构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

2.2机器人运动学模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.2.1位姿表示方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

2.2.2运动学方程推导．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.3机器人动力学模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.3.1受力分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

2.3.2运动方程建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

轮式移动机器人控制策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

3.1路径规划方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

3.2运动控制算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

3.2.1转向控制策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

3.2.2速度控制方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

3.3智能控制技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

3.3.1模糊控制应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

3.3.2神经网络控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

3.3.3遗传算法优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

基于模型的控制设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

4.1状态观测器设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

4.1.1观测器结构选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

4.1.2观测器参数整定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

4.2PID控制器设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

4.2.1控制器参数整定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

4.2.2控制效果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

4.3LQR控制器设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

4.3.1状态方程建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

4.3.2控制增益计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．