一种移动机器人运动高精度控制方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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ｖ和角速度ω。本发明专利技术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，而且基于原有系统设备的基础上，易于改进和实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动控制领域，尤其涉及一种移动机器人运动的高精度控制方法。
技术介绍
为了获得多轴的协调控制，传统的轮式移动机器人运动控制方法是采用分布式控制，每个控制轴采用独立的高性能伺服控制器，相互之间的交互通过传感器反馈信号由上层运动规划器来进行协调。然而，单轴良好的跟踪控制性能并不能保证多轴协调控制所产生路径的精度。尽管大部分控制器的设计是在最优的条件下进行，但应用到实际系统时，则由于模型误差和干扰而导致难以达到期望的响应。对于两轮差分驱动的轮式移动机器人来说，传统的运动控制器对左轮和右轮分别设定其参考速度命令。通常情况下，经过短暂的动态调节过程，伺服电机都可以跟踪上设定的速度命令。如果控制闭环设计合理，轮子一直保持在设定速度。然而，由于外部负载干扰以及打滑等现象，将导致轮子速度产生瞬态波动，这样，将导致轮子不能够一直保持在设定的速度，从而机器人的运动轨迹将与上层规划的跟踪路径不一致。尤其在电机加速或减速的时候，由于齿轮间的摩擦力以及负载的动态变化等干扰的产生，使得上面的控制现象进一步恶化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提高移动机器人运动精度的控本文档来自技高网...

【技术保护点】
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］）／Ｒ...

【技术特征摘要】
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υ＝(υl+υr)/2ω＝(υr-υl)/R其中，υ表示机器人前进线速度，ω表示机器人前进角速度，R表示机器人的旋转半径，υl和υr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υl和υr后，根据步骤(3)建立的运动学摸型，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υ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gl、gr，则最终控制的理想状态为目glυl＝grυr；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＝grυr-glvl；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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张怀相，戴国骏，曾虹，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]