[发明专利]一种移动机器人轨迹跟踪方法及系统

说明书

本发明涉及一种移动机器人轨迹跟踪方法及系统。该方法包括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和位置偏差变化率，采用模糊控制器以及PID控制器，构建位置模糊PID控制器；根据当前时刻下运行轨迹与预设轨迹之间的角度偏差和角度偏差变化率，采用模糊控制器和PID控制器，构建角度模糊PID控制器；根据实时获取的移动机器人的运行轨迹和预设轨迹，采用并联的纯跟踪控制器、位置模糊PID控制器和角度模糊PID控制器确定舵轮输出角度；利用舵轮输出角度控制移动机器人。本发明能够提高移动机器人轨迹跟踪的精确度以及鲁棒性。

技术领域

本发明涉及轨迹跟踪领域，特别是涉及一种移动机器人轨迹跟踪方法及系统。

背景技术

移动机器人的应用越来越广泛，其中，自动引导车(Automatic Guided Vehicle，AGV)能够根据非接触式导航信息自动导引，实现货物的搬运，是智能化工厂柔性产线、装备以及仓储的重要设备及技术。

随着智能化工厂改进的发展，对AGV搬运货物的精度要求也越来越高，已经达到毫米级别的要求，这就对AGV的导航及控制提出了更高的要求。现有技术中，多采用PID控制的方法控制AGV跟踪预设轨迹。然而，采用PID控制的方法得到的AGV到达库位点的位置与库位点预设位置、AGV到达库位点时的姿态与预设姿态之间存在较大的偏差。此外，由于AGV的工作环境多变，易受到外界噪声的干扰，采用PID且多台AGV自身的参数也多有不同，基于PID控制方法自身的局限性，该方法无法适用充分满足各种应用场景

现有技术同样有利用反演滑模控制实现跟踪AGV路径(CN201911327666.7)，然而，该方法引入的控制器为非线性控制器，在理论分析中具有鲁棒性较好的特点，但滑模控制中由于控制器的非线性使得系统的控制信号产生高频的斗振，而实际系统中所有的控制器带宽都是有限，无法实现高频的切换，且高频的震动会导致元器件的损坏，降低执行器和AGV的使用寿命。

因此，基于现有技术中的问题，亟需一种新的控制方法以提高移动机器人轨迹跟踪的精确度以及鲁棒性。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动机器人轨迹跟踪方法及系统，能够提高移动机器人轨迹跟踪的精确度以及鲁棒性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种移动机器人轨迹跟踪方法，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。

可选地，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；