移动机器人的最优轨迹跟踪控制研究

丁力^1,2，吴洪涛³，李兴成¹，周宇¹

1. 江苏理工学院机械工程学院2. 香港理工大学工业及系统工程学系3. 南京航空航天大学机电学院

摘 要：针对移动机器人在复杂环境下的路径规划与轨迹跟踪控制,提出了一种最优轨迹跟踪控制方法。首先,通过理论分析给出了移动机器人的运动学模型和对避障问题的描述,推导出了位置与姿态方程以及目标函数表达式;其次,介绍了萤火虫算法的寻优机制,并采用广义方向学习策略来改进原算法的性能;同时,引入NUBRS曲线来光滑处理局部路径,缩短总路径长度;进而,将移动机器人系统分成位置与姿态两个控制环,分别设计PD控制律来实现其稳定的轨迹跟踪控制;最后,通过仿真与实验验证了所提方法的有效性,结果表明:(1)改进后的萤火虫算法能够为移动机器人规划出一条避障且可行走的轨迹;(2)基于PD控制策略,移动机器人能够有效地实现轨迹跟踪。

关键词：移动机器人;路径规划;轨迹跟踪控制;PD控制;萤火虫算法;