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动态滑模控制及其在移动机器人输出跟踪中的应用 被引量:34
1
作者 晁红敏 胡跃明 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期565-568,共4页
针对轮式移动机器人的输出跟踪问题 ,提出一种动态滑模控制方法。首先给出机器人的动力学简化模型 ,然后将其分解成两个低阶子系统 ,并给出其输出跟踪的动态滑模控制器设计方法。
关键词 轮式移动机器人 动态滑模控制 运动学 动力学
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不确定轮式移动机器人的任意轨迹跟踪 被引量:27
2
作者 庞海龙 马保离 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期285-292,共8页
本文研究参数不确定轮式移动机器人的任意轨迹跟踪统一控制问题.通过引入坐标变换、输入变换和辅助动态,将机器人模型转换为合适的形式;进而运用Lyapunov方法和自适应技术设计了一种自适应统一控制器,该控制器可以保证跟踪误差全局一致... 本文研究参数不确定轮式移动机器人的任意轨迹跟踪统一控制问题.通过引入坐标变换、输入变换和辅助动态,将机器人模型转换为合适的形式;进而运用Lyapunov方法和自适应技术设计了一种自适应统一控制器,该控制器可以保证跟踪误差全局一致最终有界,且最终界大小可以通过调整控制器参数而任意调节.仿真结果验证了控制律的有效性. 展开更多
关键词 轮式移动机器人 统一控制器 实际稳定 自适应控制
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轮式移动机器人的模糊滑模轨迹跟踪控制 被引量:25
3
作者 尤波 张乐超 +1 位作者 李智 丁亮 《计算机仿真》 北大核心 2019年第2期307-313,共7页
针对存在外部干扰的轮式移动机器人轨迹跟踪控制问题,提出了一种带有模糊快速双幂次趋近律的滑模控制策略,以提高轨迹跟踪控制系统的鲁棒性且削弱系统本身的抖振现象。首先,在双幂次趋近律的基础上加一指数项构成快速双幂次趋近律;然后... 针对存在外部干扰的轮式移动机器人轨迹跟踪控制问题,提出了一种带有模糊快速双幂次趋近律的滑模控制策略,以提高轨迹跟踪控制系统的鲁棒性且削弱系统本身的抖振现象。首先,在双幂次趋近律的基础上加一指数项构成快速双幂次趋近律;然后,采用模糊逻辑设计相关规则,达到合理的动态调节快速双幂次趋近律参数的功能;最后,形成轮式移动机器人模糊滑模轨迹跟踪控制系统。仿真结果表明采用所提出的方法能够使轮式移动机器人在干扰情况下具有良好的运动品质和跟踪效果。 展开更多
关键词 轮式移动机器人 轨迹跟踪控制 滑模变结构 模糊快速双幂次 干扰
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非完整移动机器人路径跟踪的模糊控制 被引量:22
4
作者 邹细勇 徐德 李子印 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期655-659,共5页
以步进电机驱动的差动式移动机器人为对象,建立非完整约束的离散运动学模型.基于参数整定的思想,并结合路径跟踪的特点来设计用于非完整移动机器人路径跟踪的分阶段模糊控制器,在跟踪的趋近和稳定阶段,分别采用了不同的模糊化比例因子... 以步进电机驱动的差动式移动机器人为对象,建立非完整约束的离散运动学模型.基于参数整定的思想,并结合路径跟踪的特点来设计用于非完整移动机器人路径跟踪的分阶段模糊控制器,在跟踪的趋近和稳定阶段,分别采用了不同的模糊化比例因子和解模糊比例因子.仿真和实验表明,移动机器人采用分阶段模糊控制器对路径进行跟踪,响应速度快,稳态误差小,鲁棒性强. 展开更多
关键词 非完整约束 轮武移动机器人 路径跟踪 模糊控制 参数整定
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滑动与打滑条件下的轮式移动机器人自抗扰跟踪控制 被引量:21
5
作者 王立玲 董力元 +2 位作者 马东 刘秀玲 王洪瑞 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期431-438,共8页
针对具有未知的滑动与打滑的轮式移动机器人(WMR),提出了一种基于自抗扰思想的跟踪控制策略.首先建立了滑动与打滑条件下的轮式移动机器人动力学模型.其次,由反步法设计运动学控制器,基于模型设计线性扩张观测器和动力学控制器,并给出... 针对具有未知的滑动与打滑的轮式移动机器人(WMR),提出了一种基于自抗扰思想的跟踪控制策略.首先建立了滑动与打滑条件下的轮式移动机器人动力学模型.其次,由反步法设计运动学控制器,基于模型设计线性扩张观测器和动力学控制器,并给出了控制器稳定性分析.最后与积分滑模控制进行了仿真对比,结果表明该控制方法的误差收敛速度更快.观测器能够精确估计滑动与打滑及动力学不确定性对机器人的扰动,提高了轮式移动机器人轨迹跟踪的鲁棒性. 展开更多
关键词 轮式移动机器人 轨迹跟踪 滑动与打滑 线性扩张观测器 反步法
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非完整约束轮式移动机器人人工场导向控制研究 被引量:15
6
作者 王越超 景兴建 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期777-783,共7页
导向控制在非完整约束轮式移动机器人的运动控制中具有重要作用 .该文通过建立人工场的方法来引导和控制方向角 ,通过辅助的线速度控制前进或后退 ,以获取最佳收敛路径 .同时考虑到实际系统速度饱和限制 ,从而设计出一种新的非连续位姿... 导向控制在非完整约束轮式移动机器人的运动控制中具有重要作用 .该文通过建立人工场的方法来引导和控制方向角 ,通过辅助的线速度控制前进或后退 ,以获取最佳收敛路径 .同时考虑到实际系统速度饱和限制 ,从而设计出一种新的非连续位姿镇定律 .并将该结果扩展 ,使得平面内任意点 -点镇定、轨迹跟踪和路径跟踪问题均可得以实现 ,且对于跟踪问题仅需知道期望位姿 ,所得控制器不仅设计简单、鲁棒性强、收敛速度快 。 展开更多
关键词 非完整约束 轮式移动机器人 人工场 导向控制 镇定 运动控制 动力学模型
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非完整轮式移动机器人的轨迹跟踪滑模控制 被引量:16
7
作者 常江 孟庆鑫 《控制工程》 CSCD 北大核心 2010年第6期849-852,共4页
由于轮式移动机器人的非完整性质和运动受限性质,它的轨迹跟踪已经成为一类具有挑战性的控制问题。针对一个可以在医院环境中执行护理任务的室内移动机器人-护士助手机器人,提出一种轮式移动机器人的轨迹跟踪滑模控制方法。由移动机器... 由于轮式移动机器人的非完整性质和运动受限性质,它的轨迹跟踪已经成为一类具有挑战性的控制问题。针对一个可以在医院环境中执行护理任务的室内移动机器人-护士助手机器人,提出一种轮式移动机器人的轨迹跟踪滑模控制方法。由移动机器人在极坐标系中的运动学方程出发设计一个滑模控制器,进而提出了一种新的滑模控制方法,解决了在极坐标系中关于运动学的跟踪问题。分析了此方法的稳定性和执行性能,并且通过仿真证明这个控制方法的实际应用的有效性。 展开更多
关键词 轮式移动机器人 非完整 滑模控制 轨迹跟踪
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基于速度空间的移动机器人同时避障和轨迹跟踪方法 被引量:16
8
作者 张启彬 王鹏 陈宗海 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期358-362,共5页
针对有障碍物环境下非完整轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,提出一种基于速度空间的同时避障和轨迹跟踪方法(VSTTM).首先,根据机器人的动力学特性构建速度空间,得到由速度元组构成的控制集;然后,构造目标函数并对各控制量进行评价,其中跟... 针对有障碍物环境下非完整轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,提出一种基于速度空间的同时避障和轨迹跟踪方法(VSTTM).首先,根据机器人的动力学特性构建速度空间,得到由速度元组构成的控制集;然后,构造目标函数并对各控制量进行评价,其中跟踪误差评价函数评估跟踪效果,碰撞检测函数检测是否发生碰撞,终端状态惩罚项保证算法的稳定性;最后,通过优化过程找到最优的无碰控制量.仿真结果表明了所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 轮式移动机器人 轨迹跟踪 避障 速度空间
原文传递
基于反步法的轮式移动机器人轨迹跟踪控制算法 被引量:12
9
作者 李卫兵 吴琼 《电子测量技术》 2018年第19期54-58,共5页
针对轮式移动机器人轨迹跟踪控制问题,提出一种通过反步设计方法并结合轮式移动机器人运动学和动力学模型设计的速度控制率。这一方法是通过建立轮式移动机器人的运动学和动力学数学模型,推导机器人本体坐标系下的轨迹跟踪误差表达式,... 针对轮式移动机器人轨迹跟踪控制问题,提出一种通过反步设计方法并结合轮式移动机器人运动学和动力学模型设计的速度控制率。这一方法是通过建立轮式移动机器人的运动学和动力学数学模型,推导机器人本体坐标系下的轨迹跟踪误差表达式,根据轨迹跟踪误差设计虚拟速度控制率,依据反步设计方法,设计满足基于动力学模型下力矩控制的速度控制率,然后构造跟踪误差的Lyapunov函数,通过Lyapunov函数的稳定性原理证明了轮式移动机器人轨迹跟踪误差的全局收敛。通过MATLAB进行仿真,仿真结果表明实际轨迹可以良好地跟踪期望的圆形轨迹,验证了设计的速度控制方法的正确性和可行性。 展开更多
关键词 轮式移动机器人 轨迹跟踪 运动控制 反步法 LYAPUNOV函数
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基于滚动时域优化的轮式移动机器人路径跟踪问题研究(英文) 被引量:11
10
作者 刘洋 于树友 +2 位作者 郭洋 高炳钊 陈虹 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期424-432,共9页
轮式移动机器人是典型的非完整约束系统.本文基于滚动时域控制策略研究轮式移动机器人的路径跟踪问题.为了既能够保证移动机器人渐近收敛到期望轨迹,又能够保证在线求解的优化问题的滚动可行性,参考轨迹被选为优化问题中的终端等式约束... 轮式移动机器人是典型的非完整约束系统.本文基于滚动时域控制策略研究轮式移动机器人的路径跟踪问题.为了既能够保证移动机器人渐近收敛到期望轨迹,又能够保证在线求解的优化问题的滚动可行性,参考轨迹被选为优化问题中的终端等式约束.仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性. 展开更多
关键词 模型预测控制 非线性约束系统 轮式移动机器人 路径跟踪问题
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基于生存理论的非完整约束轮式机器人高速避障控制 被引量:11
11
作者 刘磊 高岩 吴越鹏 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期1623-1627,共5页
轮式移动机器人现有的避障控制方法大多需要在避障过程中进行减速处理,会影响移动效率.鉴于此,将生存理论应用于轮式移动机器人的反应式避障控制.分析非完整约束轮式机器人的仿射非线性系统模型和约束条件,利用弹性边界升维和控制模型... 轮式移动机器人现有的避障控制方法大多需要在避障过程中进行减速处理,会影响移动效率.鉴于此,将生存理论应用于轮式移动机器人的反应式避障控制.分析非完整约束轮式机器人的仿射非线性系统模型和约束条件,利用弹性边界升维和控制模型退化的方法给出系统的生存性设计,并利用最优化方法得出机器人高速避障控制器.最后通过仿真实验,表明了轮式机器人高速避障控制的有效性. 展开更多
关键词 生存理论 轮式机器人 高速避障 最优化
原文传递
基于前馈-反馈的移动机器人轨迹跟踪控制 被引量:10
12
作者 郑伟勇 李艳玮 《计算机工程与设计》 北大核心 2017年第2期539-543,共5页
由于非完整约束系统及其控制系统自身的复杂性,差动驱动非完整移动机器人的轨迹跟踪具有相当大控制难度,为此,提出一种基于前馈-反馈模糊逻辑控制算法的控制器。通过前馈控制解决轨迹跟踪的时间延迟问题,通过反馈模糊逻辑控制并解决系... 由于非完整约束系统及其控制系统自身的复杂性,差动驱动非完整移动机器人的轨迹跟踪具有相当大控制难度,为此,提出一种基于前馈-反馈模糊逻辑控制算法的控制器。通过前馈控制解决轨迹跟踪的时间延迟问题,通过反馈模糊逻辑控制并解决系统建模的不确定性及外部环境干扰的影响。仿真结果表明,该控制器更加适合移动机器人的轨迹跟踪,其在轨迹跟踪精度和抗干扰能力上均明显优于标准反演控制器,移动机器人在不同方向上的轨迹跟踪误差均小于0.1。 展开更多
关键词 轮式移动机器人 轨迹跟踪 运动学 模糊逻辑 前馈-反馈
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轮式移动机器人滑模轨迹跟踪控制 被引量:7
13
作者 程俊林 赵东风 《云南大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2007年第S1期64-67,共4页
对质心与几何中心不重合的轮式移动机器人轨迹跟踪问题进行了研究.分析了轮式移动机器人运动学的数学模型,并在反演(backstepping)控制算法的基础上设计了变结构控制的切换函数,由此构造了具有全局渐进稳定性的滑模跟踪控制器.仿真结果... 对质心与几何中心不重合的轮式移动机器人轨迹跟踪问题进行了研究.分析了轮式移动机器人运动学的数学模型,并在反演(backstepping)控制算法的基础上设计了变结构控制的切换函数,由此构造了具有全局渐进稳定性的滑模跟踪控制器.仿真结果表明了该方法的有效性和正确性. 展开更多
关键词 轮式移动机器人 轨迹跟踪 反演 滑模变结构控制
原文传递
移动机器人RBF神经网络自适应PD跟踪控制 被引量:9
14
作者 马东 董力元 +2 位作者 王立玲 刘秀玲 王洪瑞 《控制工程》 CSCD 北大核心 2020年第12期2092-2098,共7页
针对轮子打滑条件下的轮式移动机器人,提出了一种基于径向基函数(Radical BasisFunction,RBF)神经网络自适应的比例微分(ProportionalDifferential,PD)跟踪控制策略。首先,建立了轮式移动机器人在打滑条件下的动力学模型。其次,利用反... 针对轮子打滑条件下的轮式移动机器人,提出了一种基于径向基函数(Radical BasisFunction,RBF)神经网络自适应的比例微分(ProportionalDifferential,PD)跟踪控制策略。首先,建立了轮式移动机器人在打滑条件下的动力学模型。其次,利用反步法设计运动学控制器,基于动力学模型设计PD控制器,采用带有参数自适应的RBF神经网络对打滑下的动力学模型中的参数和非参数不确定性进行了前馈补偿,并利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统稳定性。最后,对本文提出的控制方法进行了仿真对比实验。实验结果表明,该控制方法能够较好补偿机器人轮子打滑下的不确定性影响,提高了轮式移动机器人轨迹跟踪的鲁棒性。 展开更多
关键词 移动机器人 轨迹跟踪 轮子打滑 RBF神经网络 自适应控制 PD控制
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轮式移动机器人的位置量测输出反馈轨迹跟踪控制 被引量:8
15
作者 鄢立夏 马保离 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期763-771,共9页
针对机器人的姿态角难以精确测量的困难,本文研究基于位置测量的轮式移动机器人的轨迹跟踪问题.首先提出一种利用机器人的位置信息估计其姿态角的降维状态观测器,当机器人的线速度严格大于零时,可保证姿态角观测误差的指数收敛.然后给... 针对机器人的姿态角难以精确测量的困难,本文研究基于位置测量的轮式移动机器人的轨迹跟踪问题.首先提出一种利用机器人的位置信息估计其姿态角的降维状态观测器,当机器人的线速度严格大于零时,可保证姿态角观测误差的指数收敛.然后给出一种新的状态反馈轨迹跟踪控制律,当参考轨迹满足一定的激励条件时,可以保证机器人的线速度严格大于零且跟踪误差全局渐近收敛.进一步结合姿态角观测器和状态反馈控制律,得到一种输出反馈轨迹跟踪控制算法.理论分析表明,当参考轨迹满足一定的激励条件时,所提出的输出反馈控制算法可以保证跟踪误差的全局渐近收敛.最后对所提出的姿态角观测器、状态反馈和输出反馈轨迹跟踪控制算法进行了仿真验证,证实了算法的有效性,并且当存在位置测量误差时,所提出的输出反馈轨迹跟踪控制算法仍可以保证机器人对参考轨迹的实际跟踪. 展开更多
关键词 轮式移动机器人 状态观测器 输出反馈 轨迹跟踪
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基于扩张状态观测器的轮式移动机器人抗饱和自适应滑模轨迹跟踪控制 被引量:7
16
作者 郭一军 俞立 徐建明 《系统科学与数学》 CSCD 北大核心 2017年第5期1179-1193,共15页
针对带有输入饱和约束的轮式移动机器人鲁棒轨迹跟踪问题,文章提出一种抗饱和自适应滑模控制方法.考虑到系统参数摄动和外部扰动等不确定因素对系统控制性能的影响,首先设计非线性扩张状态观测器来估计系统不确定因素,并基于估计值设计... 针对带有输入饱和约束的轮式移动机器人鲁棒轨迹跟踪问题,文章提出一种抗饱和自适应滑模控制方法.考虑到系统参数摄动和外部扰动等不确定因素对系统控制性能的影响,首先设计非线性扩张状态观测器来估计系统不确定因素,并基于估计值设计抗饱和自适应滑模控制器,消除系统的参数摄动、外部扰动和输入饱和约束对系统控制性能的影响.仿真对比结果验证了文章所提控制方法的优越性和有效性. 展开更多
关键词 轮式移动机器人 轨迹跟踪 扩张状态观测器 自适应滑模 饱和约束
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轮式移动机器人智能变结构控制算法研究 被引量:7
17
作者 孙棣华 李硕 +2 位作者 崔明月 廖孝勇 何伟 《控制工程》 CSCD 北大核心 2013年第3期553-557,561,共6页
针对参数摄动和存在外部扰动的轮式移动机器人的运动控制问题,设计一种多模态控制和模糊PID控制可相互切换的智能变结构控制器。从轮式移动机器人的运动学特性出发,根据轮式移动机器人误差的状况,提出多模态控制和模糊PID控制相结合的... 针对参数摄动和存在外部扰动的轮式移动机器人的运动控制问题,设计一种多模态控制和模糊PID控制可相互切换的智能变结构控制器。从轮式移动机器人的运动学特性出发,根据轮式移动机器人误差的状况,提出多模态控制和模糊PID控制相结合的控制方法。同时,多模态控制按照误差的变化情况来划分控制模态,是一种更加合理地模仿人思维的控制方法。仿真结果表明,与传统的PID和模糊PID控制方法相比,能较好地弥补了系统参数摄动的影响,提高了机器人运动控制品质。 展开更多
关键词 轮式移动机器人 运动控制 模糊PID 多模态控制
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基于终端约束MPC的轮式移动机器人轨迹跟踪控制
18
作者 徐佳宝 张国良 罗国攀 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第4期125-130,共6页
针对轮式移动机器人具有非线性特性和时域约束从而导致跟踪精度较低的问题,提出了一种终端约束MPC(model predictive control)的控制方案。首先,将轮式移动机器人的状态误差方程作为预测模型;其次,在成本函数中加入终端约束,设计了合适... 针对轮式移动机器人具有非线性特性和时域约束从而导致跟踪精度较低的问题,提出了一种终端约束MPC(model predictive control)的控制方案。首先,将轮式移动机器人的状态误差方程作为预测模型;其次,在成本函数中加入终端约束,设计了合适的终端域和终端惩罚矩阵,迫使系统在有限时域内跟踪上期望轨迹;然后,利用Lyapunov稳定性框架,建立终端约束MPC控制方案在系统中可行性和稳定性的充分条件;最后,通过在圆形及双移线两种工况下与传统模型预测控制进行对比实验,验证了终端约束MPC控制方案的有效性。仿真表明,相比于传统模型预测控制,终端约束MPC在预测范围内更好地满足了约束条件,从而提高了系统的稳定性和跟踪精度。 展开更多
关键词 模型预测控制 终端约束 轮式移动机器人 轨迹跟踪
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自平衡两轮机器人的控制系统设计 被引量:5
19
作者 傅继奋 孙汉旭 +3 位作者 王亮清 肖爱平 赵勇 余忠华 《机电产品开发与创新》 2004年第6期75-77,共3页
介绍了基于LF2407A DSP的两轮机器人控制器的设计,以及电机控制PID算法。利用这个控制器实现了对两轮机器人样机的轨迹控制。
关键词 两轮机器人 PID控制 DSP控制系统
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基于观测器的轮式移动机器人路径跟踪控制 被引量:5
20
作者 马保离 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期756-760,共5页
研究基于状态观测器的轮式移动机器人的路径跟踪控制问题.首先简要回顾了基于状态反馈的移动机器人的路径跟踪控制问题;进而通过适当的状态变换将移动机器人模型转换为合适的形式,并在移动机器人的位置可以测量的情况下设计了一种可保... 研究基于状态观测器的轮式移动机器人的路径跟踪控制问题.首先简要回顾了基于状态反馈的移动机器人的路径跟踪控制问题;进而通过适当的状态变换将移动机器人模型转换为合适的形式,并在移动机器人的位置可以测量的情况下设计了一种可保证状态观测误差指数收敛的状态观测器;最后结合状态反馈路径跟踪控制器和所设计的观测器得到了一种基于观测器的路径跟踪控制器,该控制器可以保证移动机器人的运动轨迹指数收敛到期望路径上.仿真结果证实了所提出的基于观测器的路径跟踪控制器的有效性. 展开更多
关键词 轮式移动机器人 状态观测器 路径跟踪
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