一种双轮差动小车定位控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108873893A(43)申请公布日2018.11.23(21)申请号201810559289.9(22)申请日2018.06.01(71)申请人重庆锐纳达自动化技术有限公司地址400039重庆市九龙坡区科园一路166号火炬大厦11-1(72)发明人谭鹏郑光胜郑侃徐林樊清涛王善芳延晶东(74)专利代理机构重庆创新专利商标代理有限公司50125代理人宫兆斌(51)Int.Cl.G05D1/02(2006.01)G05B13/04(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种双轮差动小车定位控制方法(57)摘要本发明公开了一种双轮差动小车定位运动控制方法，包括以下步骤：1)采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。定位系统适用于任何二维平面场景，只需要提供给本套系统一个目的坐标，即可完成定位操作。双环结构的模糊PID控制方法相比传统PID控制器时间响应更好，过冲抑制更好，控制精度更好。CN108873893ACN108873893A权利要求书1/2页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，kp为比例系数；ki为积分系数；kd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Δkp、Δki、Δkd。213)采用mamdani模糊逻辑推理算法计算三个独立的输出Δkp、Δki、Δkd；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Δkp、Δki、Δkd的模糊控制规则表：2CN108873893A权利要求书2/2页215)根据步骤214)的模糊规则控制表，得到输出Δkp、Δki、Δkd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：kp(k)＝kp0+Δkp(k)，ki(k)＝ki0+Δki(k)，kd(k)＝kd0+Δkd(k)其中，kp(k)为第k个采样时间点的比例系数；kp0为初始时刻的比例系数；ki(k)为第k个采样时间点的积分系数；ki0为初始时刻的积分系数；kd(k)为第k个采样时间点的微分系数；kd0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Tθ(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Td(t)，进行量化解模糊；44)对Td(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。3CN108873893A说明书1/8页一种双轮差动小车定位控制方法技术领域[0001]本