履带移动平台带边界层bang-bang路径跟踪控制
吴明阳
李小波
代嘉惠
雷世威
潘长松
薛春荣
中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037
摘要：为实现无法闭环调速的开关阀控履带移动平台路径跟踪,考虑到平台速度低且可原地转向的特点,基于纯追踪算法,提出不需要底层轮速控制的带边界层bang-bang路径跟踪控制算法.根据几何及运动学关系,建立履带移动平台 目标点追踪模型;以航向角偏差作为切换函数,通过bang-bang算法控制两侧履带正反转,引入边界层厚度参数,以减小电磁阀开关频率;根据李雅普诺夫稳定性理论,证明了边界层外系统各状态均是稳定的,但边界层内航向角偏差在原点处是不稳定的,且前视距离越小,航向角偏差发散越快.基于Matlab/Simulink和Recurdyn联合仿真平台,选择矩形 目标路径,仿真验证了不同前视距离下bang-bang 算法的路径跟踪效果,并与闭环调速的纯追踪算法进行对比.搭建样机试验平台,对bang-bang路径跟踪控制算法进行地面试验.仿真和试验结果表明,bang-bang路径跟踪控制算法可控制开关阀控履带移动平台实现对直线或折线路径的跟踪,且算法在转角处跟踪精度高于闭环调速的纯追踪算法路径,稳态误差小于9 cm,满足煤矿机器人自主导航行走要求.
关键词：煤矿机器人履带移动平台路径跟踪bang-bang控制纯追踪算法边界层
分类号：TD67(矿山电工)
资助基金：国家重点研发计划(2018YFC0808003)国家自然科学基金(cstc2019jscx-msxmX0360)
论文发表日期：2021-05-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 88-94,120 )
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