輪式機(jī)器人路徑規(guī)劃及控制方法研究

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1、中圖分類號：ＴＰ２４２密級：公開篇讓ＵＤＣ：６２１學(xué)校代碼：：Ｌ００８２才聲ＨＥＢ巨ＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤ下巨ＣＨＮＯＬＯＧＹ碩±學(xué)位論文輪式機(jī)器人路徑規(guī)劃及控制方法研究論文作者：申燕凱指導(dǎo)教師：張?zhí)K英教授？申請學(xué)位類別：工學(xué)碩±學(xué)科、領(lǐng)域：控制科學(xué)與工程所在單位：電氣工程學(xué)院—答辯日期：２０１６年５月ClassifiedIndex：TP242SecrecyRate：PublicizedUDC：621UniversityCode：10082HebeiUni

2、versityofScienceandTechnologyDissertationfortheMasterDegreeResearchonPathPlanningandControlMethodsforWheeledMobileRobotCandidate：ShenYankaiSupervisor:Prof.ZhangSuyingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringEmployer：SchoolofElectricEngineerin

3、gDateofOralExamination:May,2016河北科技大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工。作所取得的成果對本文的研充做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中明滿方式標(biāo)明。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名；襄Ｗ指導(dǎo)教師簽名：巧句雜立。年ｉ月啡義）ｆ?zhèn)淠昱氯纾崳姾颖笨萍即髮W(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，

4、同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)河北科技大學(xué)可＾式將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可＾采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。｛□保，在。密＿年解密后適用本授權(quán)書本學(xué)位論文屬于／ｎ／不保密。＂＂（請?jiān)谏戏娇騼?nèi)打Ｖ）學(xué)位訟文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：年的勺曰屋年＾月＾曰摘要摘要移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)因其廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間，已滲透到軍事工業(yè)、產(chǎn)品制造業(yè)、航空航天等領(lǐng)域，正引起國內(nèi)外各行各業(yè)的專家、學(xué)者的越來越多的關(guān)注。移動(dòng)機(jī)器人研究的問題和

5、方面有很多，路徑規(guī)劃問題是其中一個(gè)最基本的課題，解決的是移動(dòng)機(jī)器人在實(shí)際的環(huán)境中如何行走的問題。通過閱讀大量文獻(xiàn)資料，分析局部路徑規(guī)劃方法中存在的缺點(diǎn)和不足，并提出改進(jìn)方案，最后利用仿真軟件驗(yàn)證。為了解決傳統(tǒng)人工勢場法存在的局部極小值問題，提出了改進(jìn)斥力函數(shù)的方法，將虛擬力添加到斥力函數(shù)中，同時(shí)結(jié)合機(jī)器人的行為來判斷局部極小情況，進(jìn)而使機(jī)器人快速、及時(shí)的擺脫局部極小的困境。針對機(jī)器人環(huán)境的復(fù)雜多變，及模糊控制本身的控制精度不夠，局部振蕩的問題，提出了分層模糊控制結(jié)構(gòu)，即無障礙物情況下的模糊PID控制和有障礙物情況下的改進(jìn)模糊控制。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模糊控制規(guī)則，針

6、對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在收斂速度慢的問題，提出修改學(xué)習(xí)算法，調(diào)節(jié)模糊論域的改進(jìn)方法。最后，通過Matlab仿真軟件對所提出的改進(jìn)方法進(jìn)行驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明，當(dāng)機(jī)器人陷入局部極小情況時(shí)，繞行力能夠使機(jī)器人擺脫困境達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)；通過調(diào)節(jié)論域和與PID相結(jié)合的改進(jìn)方法，解決了模糊控制控制精度不夠的問題；改進(jìn)后的T-S模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃的同時(shí)，提高了網(wǎng)絡(luò)的收斂速度?？傊?，通過改進(jìn)前后仿真效果的對比分析，說明改進(jìn)方法的合理性和有效性。關(guān)鍵詞移動(dòng)機(jī)器人；路徑規(guī)劃；人工勢場法；模糊邏輯；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)IAbstractAbstractMobilerobottechnology,wh

7、ichhasalreadyinvolvedthemilitaryindustry,productmanufacturing,aerospaceandotheraspects,iscausingmoreandmoreexpertsandscholars’attentionfromallfields,becauseofitsbroadapplicationprospectsanddevelopmentspaceathomeandabroad.Theresearchonmobilerobotinvolvesmanyfieldsandareas,andtheproble

8、mofpathplann