一種基于pid的四輪全向足球機器人運動控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于PID的四輪全向足球機器人運動控制方法，包括：采集機器人各輪子的期望速度和機器人當前實際速度，獲取期望速度和當前實際速度獲取之間的偏差值；比較偏差值與設定閾值ε，當|偏差值|＞ε時，采用PD調節(jié)；當|偏差值|≤ε時，采用PID調節(jié)；由PD調節(jié)或PID調節(jié)獲取輸出信號U(k)的正負設置機器人的旋轉方向，當U(k)≥0，機器人順時針旋轉，否則機器人逆時針旋轉；比較|U(k)|與設定的輸出閾值Umax，當|U(k)|＞Umax，則輸出U(k)作為驅動機器人電機的PWM信號，否則，輸出Umax作為驅動機器人電機的PWM信號，電機根據輸出信號調節(jié)各個車輪的速度。
【專利說明】一種基于PID的四輪全向足球機器人運動控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及機器人運動控制領域，更具體地，涉及一種基于PID的四輪全向足球 機器人運動控制方法。
【背景技術】
[0002] 作為人工智能與機器人學研宄的良好平臺，足球機器人技術已受到國內外學者的 普遍關注。機器人足球賽的勝負除了取決于決策子系統(tǒng)水平的高低外，還在很大程度上決 定于底層控制系統(tǒng)性能的好壞，因此設計出性能優(yōu)越的機器人是各球隊最重要的目標。
[0003] 機器人小車作為比賽的具體執(zhí)行者，其性能優(yōu)劣直接影響到策略水平的發(fā)揮，其 性能主要由車體性能與車載底層運動控制系統(tǒng)決定。當小車車體具有良好的運動性能后， 小車的性能就由底層運動控制系統(tǒng)決定，因此構建一個快速、安全、可靠的實時運動控制系 統(tǒng)是整個系統(tǒng)的關鍵。
[0004] 現(xiàn)有Robocup中型組足球機器人有采用四輪全向移動的運動方式，具有全向運動 能力的系統(tǒng)使機器人可以向任意方向做直線運動，而之前不需要做旋轉運動，并且這種輪 系可滿足一邊做直線運動一邊旋轉的要求，達到終狀態(tài)所需要的任意姿態(tài)角。全向輪系的 應用使足球機器人具有運動快速靈活、控球穩(wěn)定、進攻性強及易于控制等優(yōu)點，使機器人在 賽場上更具競爭力。
[0005] 其中足球機器人采用的全向輪是在大輪的周圍均勻分布小輪，大輪由電機驅動， 小輪可自由轉動。這種全方位輪可有效避免普通輪子不能側滑所帶來的非完整性約束，使 機器人具有平面運動的全部三個自由度，機動性增強。
[0006] 在比賽過程中，如何精確的控制機器人運動是足球機器人的核心問題。
【發(fā)明內容】
[0007] 本發(fā)明提出一種基于PID的四輪全向足球機器人運動控制方法，采用該方法能夠 提高控制精確，同時消除控制過程中的靜態(tài)誤差。
[0008] 本發(fā)明的技術方案為：
[0009] 一種基于PID的四輪全向足球機器人運動控制方法，包括：
[0010] 采集機器人各個輪子的期望速度VwhMjP機器人當前實際速度Vreal，獲取期望速度 和當前實際速度獲取之間的差值error(k);
[0011] 比較差值與設定閾值ε，其中ε>〇,根據比較結果判斷采用的控制方法，具體為：
[0012] 當Ierror(k)I>ε時，即偏差值error(k)比較大時，采用F1D調節(jié)；
[0013] 當Ierror(k)I<ε時，即偏差值error(k)比較小時，采用PID調節(jié)；
[0014] 由ro調節(jié)或PID調節(jié)獲取輸出信號U(k)，根據輸出信號的正負值設置機器人的旋 轉方向，當u(k)多0,則設置機器人順時針旋轉，否則設置機器人逆時針旋轉；
[0015] 比較IU(k)I與設定的輸出閾值Umax，當IU(k)I>Umax，則輸出U(k)作為驅動機 器人電機的PWM信號，否則，輸出Umax作為驅動機器人電機的PWM信號，電機根據輸出信號 調節(jié)各個車輪的速度。
[0016] 采用PID調節(jié)時，其輸出信號U(k)的根據下式獲?。?br>
【權利要求】
1. 一種基于PID的四輪全向足球機器人運動控制方法，其特征在于，包括： 采集機器人各個輪子的期望速度VwhMjP機器人當前實際速度VMal，獲取期望速度和當 前實際速度獲取之間的差值error(k); 比較差值與設定閾值e，其中e>0,根據比較結果判斷采用的控制方法，具體為： 當|error(k)| >e時，即偏差值error(k)比較大時，采用調節(jié)； 當|error(k)| <e時，即偏差值error(k)比較小時，采用PID調節(jié)； 由PD調節(jié)或PID調節(jié)獲取輸出信號U(k)，根據輸出信號的正負值設置機器人的旋轉方 向，當U(k)多0,則設置機器人順時針旋轉，否則設置機器人逆時針旋轉； 比較|U(k) |與設定的輸出閾值Umax，當|U(k) | >Umax，則輸出U(k)作為驅動機器人 電機的PWM信號，否則，輸出Umax作為驅動機器人電機的PWM信號，電機根據輸出信號調節(jié) 各個車輪的速度。
2. 根據權利要求1所述的基于PID的四輪全向足球機器人運動控制方法，其特征在于， 采用PID調節(jié)時，其輸出信號U(k)的根據下式獲?。?br>
分系數。
【文檔編號】G05D1/02GK104483968SQ201410725687
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權日:2014年12月2日
【發(fā)明者】馮炳和 申請人:馮炳和