基于仿人智能的兩輪輪式機(jī)器人運(yùn)動控制實(shí)現(xiàn).pdf

1、兩輪輪式機(jī)器人（TWMR，Two-Wheel Mobile Robot）集中了傳感技術(shù)、信息處理、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、自動化控制工程以及人工智能等多門學(xué)科的綜合系統(tǒng)，是目前研究最活躍的領(lǐng)域之一。TWMR由于其結(jié)構(gòu)上所具有的非完整性約束的特性，并且運(yùn)動過程中存在的系統(tǒng)時(shí)變的特性。因此，TWMR的運(yùn)動控制問題一直是國內(nèi)外研究難點(diǎn)的問題。
　　通常對TWMR運(yùn)動控制的研究主要集中在點(diǎn)鎮(zhèn)定控制和軌跡跟蹤控制兩個方面。而這些控制方法的設(shè)計(jì)

2、大多都是在離線的情況下進(jìn)行的，通過精確的被控對象模型設(shè)計(jì)控制算法，然后運(yùn)用優(yōu)化算法離線優(yōu)化控制器的參數(shù)，從而使TWMR運(yùn)動軌跡得到較好的控制。但控制器參數(shù)的離線優(yōu)化會耗費(fèi)掉大量的時(shí)間，特別是在實(shí)物系統(tǒng)中，外界環(huán)境和機(jī)器人自身的變化都會導(dǎo)致被控對象模型的變化，參數(shù)的調(diào)整更加麻煩。
　　相對于離線的控制方法，控制參數(shù)動態(tài)可調(diào)的在線控制器就有著良好的性能，不但能夠節(jié)省大量調(diào)整控制器參數(shù)的時(shí)間和精力，并且增強(qiáng)了移動機(jī)器人的自適應(yīng)能力對于擴(kuò)

3、展其應(yīng)用領(lǐng)域有著重要的意義。
　　本文通過對TWMR運(yùn)動控制國內(nèi)外多種控制方法的研究，提出一種參數(shù)自適應(yīng)控制器，具體工作如下：
　?、偬岢隽嘶诜氯酥悄芸刂频膮?shù)自適應(yīng)控制器。
　　該控制器是將仿人智能控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法相結(jié)合得到的一種三層結(jié)構(gòu)的控制器。底層為執(zhí)行層，該層主要采用多模態(tài)仿人智能控制器為基本控制單元；中間層為參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整層，該層通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線調(diào)整底層的各控制單元參數(shù)；上層為任務(wù)協(xié)調(diào)層，該層根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)

4、對各基本控制單元進(jìn)行規(guī)劃控制。
　?、诖罱薚WMR仿真實(shí)驗(yàn)平臺和實(shí)物平臺，設(shè)計(jì)了基于Backstepping方法的離線參數(shù)整定控制器。并將本文所提出的的仿人智能控制器與Backstepping方法進(jìn)行對比。
　　搭建基于“類等效”狀態(tài)空間模型的仿真平臺，并在該平臺上進(jìn)行了兩種控制方法的點(diǎn)鎮(zhèn)定實(shí)驗(yàn)和軌跡跟蹤實(shí)驗(yàn)，觀察在有干擾和無干擾兩種情況下這兩種控制方法的控制效果。
　　搭建了基于直流雙閉環(huán)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺，并采用本文