基于动态矩阵控制的自主移动机器人模型预测控制方法研究

• 作者: 张祖伟 李军 杨靖 王浩 王登攀 胡杨 袁宇鹏
• 来源期刊: 重庆邮电大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 动态矩阵控制 模型预测控制 运动转向系统 机器人 比例-积分-微分(PID)控制
• 年，卷（期）: 2018,（4）
• 所属期刊栏目: 计算机与自动化
• 页码范围: 537-543
• 页数: 7页
• 分类号: TP242
• 字数: 3891字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3979/j.issn.1673-825X.2018.04.015

摘要

自主移动机器人运动转向系统的精确控制是其实现直线运行、原地转向功能和完成自主巡航、自治搬运任务的重要基础.为实现对机器人运行转向系统的有效控制,通过分析自主移动机器人的运动转向系统的数学模型,构建出传递函数的表达形式,提出了一类基于动态矩阵控制(dynamic matrix control,DMC)的模型预测控制方法.此外,面向自主移动机器人的运动转向系统,利用Matlab平台开展了基于DMC的模型预测控制方法的仿真研究,仿真结果表明,在运动转向系统的控制过程中,基于DMC的预测控制方法同传统比例-积分-微分(proportion-integral-derivative,PID)控制器相比,在抑制超调、防止稳态误差等方面具有更强的控制性能;开展针对模型失配问题的仿真研究,进一步证明了该算法的鲁棒性和适应能力.同时,通过无障碍和有障碍两类情形下的机器人行走实验,验证了机器人运动系统的有效性.