[发明专利]两轮轮式机器人点镇定增量式智能控制方法

摘要

本发明提供了一种两轮轮式机器人点镇定增量式智能控制方法，该方法提出了一种包含任务适应级和运行控制级的增量式控制器，该增量式控制器在现有技术的基础上，将现有技术中作为比例控制器输出的期望轮速作为本发明增量式控制器中任务适应级输出的期望轮速适应值，解决了机器人的非完整约束问题导致的点镇定控制的稳定性问题；并增加了运行控制级对期望轮速适应值进行进一步的增量式轮速跟随控制，解决了因运动执行系统必然存在的加速度和速度约束限制所导致的点镇定控制的稳定性问题，在保证获得优良的机器人运动轨迹的同时，更有效提高机器人运动的快速性。

主权项

1.两轮轮式机器人点镇定增量式智能控制方法，其特征在于，采用增量式控制器控制两轮轮式机器人的左轮期望轮速和右轮期望轮速；所述增量式控制器分为两级，分别为任务适应级和运行控制级；其具体包括如下控制步骤：a)获取当前控制周期时，机器人所在点与目标点的距离偏差e_d(k)，以及机器人朝向与机器人由所在点面向目标点方向的角度偏差e_θ(k)；k表示当前控制周期；b)在任务适应级，根据距离偏差e_d(k)和角度偏差e_θ(k)，采用广义的比例控制，获得当前控制周期的左轮期望轮速适应值u_Lc(k)和右轮期望轮速适应值u_Rc(k)；c)在运行控制级，根据任务适应级获得的左轮期望轮速适应值u_Lc(k)和右轮期望轮速适应值u_Rc(k)，采用增量式轮速跟随控制，获得当前控制周期的左轮期望轮速u_L(k)和右轮期望轮速u_R(k)；其具体操作包括：c1)获取左轮轮速饱和增量ΔU_Lmax和左轮轮速饱和值U_Lmax，以及右轮轮速饱和增量ΔU_Rmax和右轮轮速饱和值U_Rmax；同时，设定减速控制距离常数d₁，并获取当前控制周期的左轮实际轮速v_L(k)和右轮实际轮速v_R(k)；c2)计算当前控制周期的期望轮速适应差e_u(k)＝u_Rc(k)-u_Lc(k)和实际轮速差e_v(k)＝v_R(k)-v_L(k)；进而求得当前控制周期的控制向差E(k)＝e_u(k)-e_v(k)；c3)按如下公式确定特征模态集Φ：c4)按如下公式确定控制模态集Ψ：并且，在控制模态ψ₅和ψ₆中，左轮期望轮速u_L(k)还同时满足：在控制模态ψ₁₁和ψ₁₂中，右轮期望轮速u_R(k)还同时满足：c5)特征模态集Φ与控制模态集Ψ的关联关系为：若φ_j成立，则ψ_j；j∈{1，2，...，13}；即特征模态φ_j与控制模态ψ_j按下标号一对一对应关联；根据该关联关系获得当前控制周期的左轮期望轮速u_L(k)和右轮期望轮速u_R(k)；d)增量式控制器在各个控制周期重复步骤a)～c)，并输出期望轮速向量U，直至机器人到达目标点；其中，U=uRuL;]]>u_L和u_R分别为增量式控制器输出的左轮期望轮速和右轮期望轮速。