兼顾位置和姿态调节的移动机器人反演控制方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例属于人工智能中的移动机器人技术领域，涉及一种兼顾位置和姿态调节的移动机器人反演控制方法及装置。本申请建立了分数阶的移动机器人控制模型，实现了高精度的建模。同时根据奇异摄动理论对目标移动机器人系统所对应的含区间分数阶模型进行解耦操作，实现了解耦的伪线性系统模型；进一步的将系统分解为快变位置子系统和慢变姿态子系统，并对系统进行了参数辨识，实现了系统参数的动态整定。最后，设计了内外环的控制框架，并分别设计了内外环的反演控制，实现了移动机器人系统高精、高效和鲁棒的控制方案，使得移动机器人使用范围更加广泛。用范围更加广泛。用范围更加广泛。

【技术实现步骤摘要】
兼顾位置和姿态调节的移动机器人反演控制方法及装置


[0001]本申请涉及人工智能中的移动机器人
，尤其涉及一种兼顾位置和姿态调节的移动机器人反演控制方法及装置。

技术介绍

[0002]智能移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。因此，移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。
[0003]现有一种兼顾位置和姿态调节的移动机器人反演控制方法，即通过先进的智能控制算法对移动机器人的位置和姿态进行调整，从而保证轨迹跟踪控制性能。
[0004]然而，申请人发现传统的兼顾位置和姿态调节的移动机器人反演控制方法普遍不智能，传统轨迹跟踪控制没有针对位置调节和姿态调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼顾位置和姿态调节的移动机器人反演控制方法，其特征在于，包括下述步骤：获取与目标移动机器人系统相对应的含区间分数阶模型；根据奇异摄动理论对所述含区间分数阶模型进行解耦操作，得到快变位置子系统以及慢变姿态子系统；根据迭代窗口法对所述快变位置子系统以及所述慢变姿态子系统进行参数辨识操作，得到内环快变位置子系统以及外环慢变姿态子系统；构建与所述内环快变位置子系统以及所述外环慢变姿态子系统相对应的级联控制框架；构建与所述级联控制框架相对应的内外环反演控制器；构建与所述内外环反演控制器的趋近律，得到目标内外环反演控制器；根据所述目标内外环反演控制器对所述目标移动机器人系统进行控制操作。2.根据权利要求1所述的兼顾位置和姿态调节的移动机器人反演控制方法，其特征在于，所述含区间分数阶模型表示为：D
v(t)
β(t)＝A
11
x(t)+B
11
u(t)+d
11
(t)D
μ(t)
γ(t)＝A
12
x(t)+B
12
u(t)+d
12
(t)其中，其中，A
11
、A
12
、B
11
、B
12
为系数矩阵；x(t)＝[β(t)，γ(t)]
T
为系统状态变量；u(t)＝[δ(t)，M
z
(t)]
T
为系统控制变量；γ(t)为偏航率，β(t)为侧偏角；a
f
和a
r
分别为所述目标移动机器人质心到前后轴的距离；p
f
和p
r
分别表示所述目标移动机器人前后轮刚度系数；m为所述目标移动机器人总质量；I
z
表示z方向的转动惯量；v
c
表示质心速度；D
v(t)
和D
μ(t)
分别表示变化的分数阶阶次；v(t)∈(v
min
，v
max
)，μ(t)∈(μ
min
，μ
max
)分别表示两个状态变量分数阶阶次的变化区间；v
min
，v
max
和μ
min
，μ
max
分别表示分数阶阶次的最大值和最小值；d
11
(t)和d
12
(t)分别表示集成扰动，至少包括了建模误差、未建模动态和外部扰动。3.根据权利要求1所述的兼顾位置和姿态调节的移动机器人反演控制方法，其特征在于，所述根据奇异摄动理论对所述含区间分数阶模型进行解耦操作，得到快变位置子系统以及慢变姿态子系统的步骤，具体包括：根据逆系统解耦法对所述含区间分数阶模型进行解耦操作，得到所述快变位置子系统以及所述慢变姿态子系统，其中，所述系统解耦法表示为：为：其中，为解耦后的系数矩阵；x
β
(t)，x
γ
(t)为解耦后系统的状态调节量；e
β
(t)、e
γ
(t)为解耦后系统的状态误差，a1(t)与a2(t)为动态分数阶阶次，a1(t)∈(a
1min
(t)，a
1max
(t))，a2(t)∈(a
2min
(t)，a
2max
(t))，a
1min
(t)，a
2min
(t)表示分数阶阶次的最小值，a
1max
(t)和a
2max
(t)表示分数阶阶次的最大值。K1和K2为控制增益。4.根据权利要求1所述的兼顾位置和姿态调节的移动机器人反演控制方法，其特征在
于，所述根据迭代窗口法对所述快变位置子系统以及所述慢变姿态子系统进行参数辨识操作，得到内环快变位置子系统以及外环慢变姿态子系统的步骤，具体包括：设计预设回归查询向量p
β
，其中，所述预设回归查询向量p
β
＝[x(t)，e
β
(t)，e
γ
(t)]
T
；当获取到下一时刻的输入输出数据向量p
γ
＝[...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢远龙，王书亭，蒋立泉，吴昊，刘宇，胡倚铭，熊体凡，严一鸣，吴航，李逸飞，
申请(专利权)人：广东省智能机器人研究院，
类型：发明
国别省市：