一种移动机器人运动高精度控制方法

摘要

本发明涉及移动机器人运动高精度的控制方法。目前的控制方法在移动机器人轮子速度产生瞬态波动时，不能精确控制。本发明采用高速数字处理器TMS320LF2407A作为多轴伺服运动控制器，具体实现方法是：将处理器初始化；处理器内部完成针对单个伺服电机位置、速度的控制闭环；对移动机器人进行运动学建模，得到机器人两个轮子的速度协调关系；利用交叉耦合技术和模糊逻辑技术获得校正控制量对速度控制指令进行修改，控制机器人前进的线速度ν和角速度ω。本发明不需要有准确的控制对象模型，较以前的单独闭环控制具有实质性特点和显著进步，而且基干原有系统设备的基础上，易于改进和实现。

主权项

1.一种移动机器人运动高精度控制方法，采用高速数字处理器TMS320LF2407A作为多轴伺服运动控制器，其特征在于具体实现方法是：(1)将高速数字处理器TMS320LF2407A初始化，包括控制参数初始化、轮子初始位置检测、变量初始化、系统寄存器初始化；(2)通过移动机器人的数字编码器获得各个轮子伺服电机的实时运行速度，并将该信息传送至高速数字处理器TMS320LF2407A，在高速数字处理器TMS320LF2407A内部完成针对单个伺服电机位置、速度的控制闭环；(3)对移动机器人进行运动学建模，得到机器人两个轮子的速度协调关系v＝(v_l+v_r)/2ω＝(v_r-v_l)/b其中，v表示机器人前进线速度，ω表示机器人前进角速度，b表示机器人两个驱动轮之间的轴距，v_l和v_r表示机器人左、右轮线速度；(4)高速数字处理器TMS320LF2407A接受到速度控制指令v_l和v_r后，根据步骤(3)建立的运动学模型，利用交叉耦合技术得到两个单独伺服电机控制闭环的位置误差；通过位置误差，利用模糊逻辑技术获得瞬时每个单独伺服电机控制闭环的校正控制量；利用校正控制量对两个单独伺服电机控制闭环的速度控制指令进行修改；利用修改后的速度控制指令控制机器人前进的线速度v和角速度ω；其中交叉耦合的具体方法是：设定机器人左右轮交叉耦合控制增益分别为g_l、g_r，则最终控制的理想状态为g_lv_l＝g_rv_r；如果控制系统存在干扰因素，则两个单独伺服电机控制闭环的位置误差为e，e＝g_rv_r-g_lv_l；模糊逻辑技术的具体方法是：将位置误差e和位置误差变化率作为输入变量，设定每个单独伺服电机控制闭环的校正控制量为c，则其中f(.)为非线性函数；对两个单独伺服电机控制闭环的速度控制指令v_l和v_r进行修改的方法具体是：v′_l＝v_l-cv′_r＝v_r+c其中，v′_l、v′_r分别为修改后的左、右轮速度控制指令；(5)重复进行步骤(3)和(4)，完成移动机器人连续运动控制。