基于Udwadia-Kalaba方程的交通锥机器人编队摆放控制方法 |
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引用本文: | 张佳乐,赵睿英,焦生杰,任化杰,王亚鹏.基于Udwadia-Kalaba方程的交通锥机器人编队摆放控制方法[J].中国公路学报,2023(7):236-248. |
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作者姓名: | 张佳乐 赵睿英 焦生杰 任化杰 王亚鹏 |
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作者单位: | 1. 长安大学公路养护装备国家工程研究中心;2. 江苏集萃道路工程技术与装备研究所有限公司 |
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基金项目: | 中国博士后科学基金项目(2021T140585);;陕西省重点研发计划项目(2021ZDLGY09-02);;中央高校基本科研业务费专项资金项目(300102253731,300102251202)~~; |
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摘 要: | 针对交通锥摆放问题,以一类装有标准交通锥模型的移动机器人为研究对象,提出一种新的编队摆放动态控制方法。该方法根据编队摆放条件,构造出交通锥机器人编队摆放的运动学约束,并将编队摆放约束视为控制目标。基于Udwadia-Kalaba方程,建立满足编队摆放的动力学模型,设计基于模型的编队摆放控制器。研究结果表明:所提控制方法能够实现交通锥机器人的编队要求,可进一步解决当前交通锥有序摆放问题。相较于基于领航者-跟随者模型的模型预测控制和基于神经动力学反步控制,所提出的基于模型设计的控制方法,具有编队距离误差收敛速度快和扭矩易于优化等特点。并借助MATLAB仿真软件和物理试验平台,对所提控制方法进行了仿真与试验验证,实现了三角形工况以及直线工况下交通锥机器人的编队摆放控制。试验结果验证了该控制系统的实用性和有效性,为交通锥的摆放提供了一个新的研究思路。
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关 键 词: | 机械工程 编队摆放控制方法 仿真与试验 交通锥机器人 |
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