[发明专利]一种移动机器人轨迹跟踪方法及系统

权利要求书

1.一种移动机器人轨迹跟踪方法，其特征在于，包括：

实时获取移动机器人的运行轨迹；

以当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的角度偏差为输入，以舵轮角度为输出，构建纯跟踪控制器；

根据当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的位置偏差以及位置偏差变化率，采用模糊控制器以及PID控制器，构建位置模糊PID控制器；所述位置模糊PID控制器以当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的位置偏差以及位置偏差变化率为输入，以第一修正角度为输出；

根据当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的角度偏差以及角度偏差变化率，采用模糊控制器以及PID控制器，构建角度模糊PID控制器；所述角度模糊PID控制器以当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的角度偏差以及角度偏差变化率为输入，以第二修正角度为输出；

根据实时获取的移动机器人的运行轨迹以及预设轨迹，采用并联的所述纯跟踪控制器、所述位置模糊PID控制器以及所述角度模糊PID控制器确定移动机器人的舵轮输出角度；

利用所述舵轮输出角度控制所述移动机器人。

2.根据权利要求1所述的一种移动机器人轨迹跟踪方法，其特征在于，所述以当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的角度偏差为输入，以舵轮角度为输出，构建纯跟踪控制器，具体包括：

利用公式d(t)＝arctan(2Lsin(a(t))/kv_x(t))确定舵轮角度；

其中，δ(t)为当前时刻下纯跟踪控制器输出的舵轮角度，k为跟踪系数，通过实验确定，v_x(t)为当前时刻下移动机器人的运行速度，L为移动机器人的轴距，即舵轮到旋转中心点的距离，α为当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的角度偏差。

3.根据权利要求1所述的一种移动机器人轨迹跟踪方法，其特征在于，所述根据当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的位置偏差以及位置偏差变化率，采用模糊控制器以及PID控制器，构建位置模糊PID控制器，具体包括：

根据当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的位置偏差以及位置偏差变化率，采用模糊控制器，确定第一位置模糊量、第二位置模糊量和第三位置模糊量；

根据位置偏差、第一位置模糊量、第二位置模糊量和第三位置模糊量，采用PID控制器，确定第一修正角度。

4.根据权利要求1所述的一种移动机器人轨迹跟踪方法，其特征在于，所述根据当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的角度偏差以及角度偏差变化率，采用模糊控制器以及PID控制器，构建角度模糊PID控制器，具体包括：

根据当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的角度偏差以及角度偏差变化率，采用模糊控制器，确定第一角度模糊量、第二角度模糊量和第三角度模糊量；

根据角度偏差、第一角度模糊量、第二角度模糊量和第三角度模糊量，采用PID控制器，确定第二修正角度。

5.根据权利要求1所述的一种移动机器人轨迹跟踪方法，其特征在于，所述根据实时获取的移动机器人的运行轨迹以及预设轨迹，采用并联的所述纯跟踪控制器、所述位置模糊PID控制器以及所述角度模糊PID控制器确定移动机器人的舵轮输出角度，具体包括：

实时获取的移动机器人的运行轨迹以及预设轨迹确定当前时刻运行轨迹与预设轨迹之间的角度偏差以及位置偏差；

根据当前时刻下角度偏差，采用纯跟踪控制器确定舵轮角度；

根据当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的位置偏差以及当前时刻下位置偏差变化率，采用位置模糊PID控制器，确定第一修正角度；

根据当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的角度偏差以及当前时刻下角度偏差变化率，采用角度模糊PID控制器，确定第二修正角度；

利用所述第一修正角度和所述第二修正角度以及修正所述舵轮角度的加和，确定当前时刻下舵轮输出角度。