水炮型消防机器人建模与模糊滑模自适应控制研究

作     者：李永坤 李国丽 许家紫 王群京 

作者机构：安徽大学高节能电机及控制技术国家地方联合实验室 安徽大学电气工程与自动化学院 

出 版 物：《控制工程》 (Control Engineering of China)

年 卷 期：2024年

学科分类：03[法学] 08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0837[工学-安全科学与工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0838[工学-公安技术] 0802[工学-机械工程] 0306[法学-公安学] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(51637001) 

主　　题：消防机器人 轨迹跟踪 滑模控制 模糊控制 自适应控制系统 射流轨迹 

摘      要：为提高水炮型消防机器人系统的稳定性与轨迹跟踪控制精度，提出了一种基于模糊滑模自适应控制的轨迹跟踪控制策略并实现了基于实验数据的射流模型参数辨识方法。首先建立了消防机器人的水炮射流模型，分析了测算射流轨迹横向距离和纵向高度的方法；其次，采用滑模控制方法设计机器人的运动学控制器，引入带有自适应调节的模糊控制算法优化开关增益，使开关增益动态改变以补偿系统未知扰动与不确定性的影响；最后，在射流模型阻力公式中引入可变参数，基于实验数据采用改进的遗传算法辨识消防水炮射流模型参数。仿真与实验结果表明该控制策略能够快速准确地跟踪期望轨迹并且具有显著的鲁棒性，提高了水炮型消防机器人的控制性能。