[发明专利]一种双轮差动小车定位控制方法

权利要求书

1.一种双轮差动小车定位运动控制方法，其特征是：包括以下步骤：

1)获取双轮小车的极坐标位置；

2)构建双环反馈控制器，包括接收角度差信号的外环和接收距离差信号的内环，所述外环包括外环控制器，所述内环设置有内环控制器，确定外环控制器和内环控制器的响应参数；

3)根据所述外环控制器和所述内环控制器的响应参数，计算输出信号；

4)根据所述内环控制器和外环控制器输出两路控制信号，对电机转速和转向进行控制移动。

2.如权利要求1所述的双轮差动小车定位运动控制方法，其特征是：所述步骤2)中，所述外环控制器设置为角度环模糊PID控制器；所述内环控制器设置为距离环模糊PID控制器；

按照下列公式建立角度环模糊PID控制器和所述距离环模糊PID控制器：

其中，k_p为比例系数；

k_i为积分系数；

k_d为微分系数；

x(t)为输入量；

u(t)为输出量。

所述步骤4)中，电机运动后，重复步骤2)至4)，直到小车运动到达目的坐标为止。

3.如权利要求2所述的双轮差动小车定位运动控制方法，其特征是：

所述步骤2)中，包括以下步骤：

21)计算目的坐标和当前所在的极坐标数据差值；

22)根据模糊推理规则和隶属度函数，以及坐标差，确定角度环模糊PID控制器参数和距离环模糊PID控制器参数。

4.如权利要求3所述的双轮差动小车定位运动控制方法，其特征是：所述步骤21)中，包括以下步骤：

211)将输入的距离差Δd和航向角差Δθ以控制的输入误差信号e表示，将误差e与误差变化率ec作为控制器的输入；

212)对误差量e和误差变化率ec按照预先设置的量化范围进行七档量化{NB,NM,NS,ZO,PS,PM.PB}；量化后生成的E、EC结果会按照模糊控制规则表设定的模糊规则表，查找生成相对应的模糊控制参数Δk_p、Δk_i、Δk_d。

213)采用mamdani模糊逻辑推理算法计算三个独立的输出Δk_p、Δk_i、Δk_d；

214)根据输入和输出变量的模糊范围论域，定义七个变量即模糊子集：{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}；按照下表建立输出Δk_p、Δk_i、Δk_d的模糊控制规则表：

215)根据步骤214)的模糊规则控制表，得到输出Δk_p、Δk_i、Δk_d的模糊输出量，按照下列公式计算控制器在第k个采样时间点的PID参数：

k_p(k)＝k_p0+Δk_p(k)，k_i(k)＝k_i0+Δk_i(k)，k_d(k)＝k_d0+Δk_d(k)

其中，k_p(k)为第k个采样时间点的比例系数；

k_p0为初始时刻的比例系数；

k_i(k)为第k个采样时间点的积分系数；

k_i0为初始时刻的积分系数；

k_d(k)为第k个采样时间点的微分系数；

k_d0为初始时刻的微分系数。

5.如权利要求2所述的双轮差动小车定位运动控制方法，其特征是：所述步骤4)中，双环模糊控制器输出的控制信号，需要按照下列步骤对其进行解析后输送到驱动单元，然后完成差分调速：

41)所述外环输出的控制信号T_θ(t)，要对其进行正负号判断，正负号代表电正转或是反转；

42)对该信号的大小进行级别量化后调节驱动电机转动；

43)对内环输出的控制信号T_d(t)，进行量化解模糊；

44)对T_d(t)同样进行级别量化，根据量化后的结果采取不同的调速档位。