[发明专利]一种双轮差动小车定位控制方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及地面双轮差动机器人在室内环境导航控制领域，更具体地涉及一种双轮差动小车定位运动控制方法。

背景技术

现有技术中，进行双轮差动小车在机器人领域广泛应用，而在机器人运动控制的过程中，需要通过实时定位来实现定位和运动控制，双轮差动小车由于其本身运动过程比较复杂，目前虽然存在一些控制定位方法，但是这些方法在实时性和精确性上仍然存在不足，现有技术中，缺少一种双轮差动小车室内定位控制方法，使其能够精确并且实时地实现小车的坐标精确定位以及运动控制。

因此本领域技术人员致力于开发一种双轮差动小车定位控制方法，使其能够精确并且实时地实现小车的坐标精确定位以及运动控制。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种双轮差动小车室内定位控制方法，使其能够精确并且实时地实现小车的坐标精确定位以及运动控制。

为实现上述目的，本发明提供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移动。

较优的，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，k_p为比例系数；

k_i为积分系数；

k_d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。

较优的，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。

较优的，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；