[發(fā)明專利]一種輪式移動機(jī)器人編隊(duì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910452600.4
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110109363B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭滔;劉成軍;張路;周鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 李玉盛

本發(fā)明公開了一種輪式移動機(jī)器人編隊(duì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法，包括如下步驟：S1、獲取編隊(duì)誤差e，S2、基于公式計(jì)算跟隨機(jī)器人控制量；S3、基于跟隨機(jī)器人控制量控制跟隨機(jī)器人；S4、返回步驟S1并循環(huán)執(zhí)行步驟S1至S3直到控制過程結(jié)束。能夠在打滑和不打滑兩種情況下，自動控制移動機(jī)器人形成并保持編隊(duì)，以及繼續(xù)前行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人控制領(lǐng)域，尤其涉及一種輪式移動機(jī)器人編隊(duì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法。

背景技術(shù)

因輪式移動機(jī)器人編隊(duì)具有廣泛的應(yīng)用前景，使其在近幾十年中成為機(jī)器人領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。經(jīng)過多年的研究發(fā)展，現(xiàn)已形成了領(lǐng)航跟隨法，基于行為法和虛擬結(jié)構(gòu)法三種最常用的控制方法，其中領(lǐng)航跟隨法因具有數(shù)學(xué)分析簡單，編隊(duì)運(yùn)動安全高效和易于形成和保持隊(duì)形等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于移動機(jī)器人編隊(duì)的各研究領(lǐng)域。

現(xiàn)有的輪式移動機(jī)器人編隊(duì)的控制方法中，若車輪發(fā)生打滑情況，則不滿足非完整約束，機(jī)器人的線速度會與車軸形成一個偏離角而產(chǎn)生軸向和側(cè)向速度分量，并引起一個附加的角速度。若在控制器設(shè)計(jì)時(shí)，只考慮了車輪不打滑的情況，則會在車輪發(fā)生打滑時(shí)，影響控制性能和效果，甚至失效，而無法保證編隊(duì)的正常行進(jìn)。此外，現(xiàn)在控制器中嵌入的徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RBF NN)只考慮了線性權(quán)值的更新，對高斯函數(shù)的中心和方差兩個非線性參數(shù)未設(shè)計(jì)更新律進(jìn)行調(diào)整。這兩個方面，將極大的影響系統(tǒng)的自適應(yīng)性、智能性和實(shí)用性。

為了解決這個問題，如何通過調(diào)整RBF NN三個參數(shù)的非線性更新，保障機(jī)器人在打滑和不打滑的情況下，均能使機(jī)器人編隊(duì)正常行進(jìn)，和提高系統(tǒng)的自適應(yīng)性、智能性和實(shí)用性，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明需要解決的問題是：如何提高控制器的自適應(yīng)性、智能性和實(shí)用性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種輪式移動機(jī)器人編隊(duì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法，包括如下步驟：

S1、獲取編隊(duì)誤差e，e＝[l_e,ψ_e]^T＝[l-l^d,ψ-ψ^d]^T，其中，l_e為領(lǐng)航機(jī)器人和跟隨機(jī)器人的距離誤差，l為領(lǐng)航機(jī)器人和跟隨機(jī)器人的當(dāng)前距離，l^d為領(lǐng)航機(jī)器人和跟隨機(jī)器人的期望距離，ψ_e為領(lǐng)航機(jī)器人和跟隨機(jī)器人的角度誤差，ψ為領(lǐng)航機(jī)器人和跟隨機(jī)器人的當(dāng)前角度，ψ^d為領(lǐng)航機(jī)器人和跟隨機(jī)器人的期望角度；

S2、基于公式計(jì)算跟隨機(jī)器人控制量，其中，f和g為計(jì)算參數(shù)，v₁表示領(lǐng)航機(jī)器人線速度，ω₁表示領(lǐng)航機(jī)器人角速度，d表示機(jī)器人后軸到前端的距離，γ＝θ_e+ψ，θ_e＝θ₁-θ₂，θ₁表示領(lǐng)航機(jī)器人的方向角，θ₂表示跟隨機(jī)器人的方向角，k₁為控制參數(shù)，及均為估計(jì)參數(shù)；

S3、基于跟隨機(jī)器人控制量控制跟隨機(jī)器人；

S4、返回步驟S1并循環(huán)執(zhí)行步驟S1至S3直到控制過程結(jié)束。

優(yōu)選地，步驟S1及S2之間還包括：

更新及

綜上所述，本發(fā)明公開了一種輪式移動機(jī)器人編隊(duì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法，包括如下步驟：S1、獲取編隊(duì)誤差e，S2、基于公式計(jì)算跟隨機(jī)器人控制量；S3、基于跟隨機(jī)器人控制量控制跟隨機(jī)器人；S4、返回步驟S1并循環(huán)執(zhí)行步驟S1至S3直到控制過程結(jié)束。能夠在打滑和不打滑兩種情況下，自動控制移動機(jī)器人形成并保持編隊(duì)，以及繼續(xù)前行。

附圖說明