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全方位移动机器人精确跟踪控制研究

全方位移动机器人精确跟踪控制研究

作者：邹祖伟西南交通大学

学位级别：硕士

本文针对Mecanum轮全方位移动机器人因振动、打滑等不确定因素引起的难以精确路径跟踪的问题开展研究。这些不确定因素不仅影响机器人的机械特性,降低了运动性能,而且对安装在机器人上的传感器带来噪声,对运动控制器提出了更高的要求。... 详细信息

本文针对Mecanum轮全方位移动机器人因振动、打滑等不确定因素引起的难以精确路径跟踪的问题开展研究。这些不确定因素不仅影响机器人的机械特性,降低了运动性能,而且对安装在机器人上的传感器带来噪声,对运动控制器提出了更高的要求。为了解决这一问题,首先分析出Mecanum轮在运动过程中是地面不连续接触和轮子之间相互作用力是引起振动和打滑的主要原因。机器人底盘上设计的减震器在一定程度上减少了振动,但打滑现象依然明显,因此希望通过控制消除实现精确路径跟踪。路径跟踪是机器人沿着规划好的路径跟随,要实现全方位机器人精确路径跟踪需要从精确定位和精确控制入手,而精确定位是精确控制的前提。机器人精确定位包括了位置和姿态两个方面,姿态主要是航向角信息,为了获得精确的定位信息,本文对航迹推算、惯性导航系统、光电鼠标定位、视觉里程计进行了探索和研究,最终确定了以陀螺仪、加速度计和磁力计组成的惯性导航系统提供航向角信息,以视觉里程计得到的全局位置融合航迹推算得到的位置信息。需要指出的是为了实现传感感知系统的智能化和模块化,本文基于嵌入式系统设计了一套惯性导航系统,能够通过数字接口输出航向角信息,并接收控制指令。本文分析了已有的路径跟踪控制方法,考虑到难以建立全方位移动机器人准确的运动学和动力学模型,因此希望在精确定位的基础上,通过无模型控制方法实现精确路径跟踪,具体来说就是设计自抗扰控制器控制航向通道,两个独立的串级PID控制器分别控制X轴和Y轴方向的位置。为了验证理论分析,本文设计了一套控制系统,并将其分为伺服控制层,运动控制层和感知与决策层,对伺服控制层设计了PI控制器,控制电机精确跟随目标速度,运动控制层控制机器人精确路径跟踪,感知与决策层提供规划好的路径信息并采集和处理传感器信息。整套控制系统分别在两个平台下完成的,底层伺服控制和运动控制是在FreeRTOS嵌入式实时操作系统中完成软件设计的,而感知与决策是在ROS机器人操作系统中完成的。最后,本文设计控制机器人跟踪设定的路径的实验,通过实验数据得出位置跟踪误差小于10cm,航向角跟随误差小于1°。

关键词：全方位移动机器人惯性导航系统精确定位路径跟踪自抗扰控制

Absorption and Permeability of Air-jet Textured Glass Fiber Yarn and Its Fabric for Resin

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Journal of Donghua University(English Edition) 2003年第2期20卷 122-124页

作者：马会英隋全侠邹祖伟 Tianjin Polytechnology University Tianjin 300160 P. R. C. University of Delaware U. S. A.he Absorption and permeability of air-jet textured glass fiber yarn and its fabric and bonded tenacity of the fabric have been studied in relation to the main parameters air supplied pressure and overfeed ratio. It has been observed that increasing the level of main parameters improves the coated ratio of the textured yarn and its fabric as well as the bonded tenacity of the fabric made of textured yarn. Comparison of absorption or permeability between textured and supplied yarns and comparison of absorption or permeability and bonded tenacity between the two kinds of fabrics have been elucidated.

The Absorption and permeability of air-jet textured glass fiber yarn and its fabric and bonded tenacity of the fabric have been studied in relation to the main parameters, air supplied pressure and overfeed *** has been observed that increasing the level of main parameters improves the coated ratio of the textured yarn and its fabric as well as the bonded tenacity of the fabric made of textured yarn. Comparison of absorption or permeability between textured and supplied yarns, and comparison of absorption or permeability and bonded tenacity between the two kinds of fabrics have been elucidated.

关键词： air-jet textured yam glass fiber air pressure overfeed ratio coated ratio bonded tenacity

基于PPC460处理器的任务切换亚微秒设计

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兵工自动化 2022年第7期41卷 25-28页

作者：杨渊邹祖伟中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621999

为提升操作系统的实时性,对PPC460处理器进行硬件加速处理。采用FPGA对PPC460处理器架构进行核心代码移植,修改原有SRAM空间为DPRAM并进行加固处理,增加任务控制块(task control block,TCB)模块精准定位和监控任务状态及堆栈信息,在操... 详细信息

为提升操作系统的实时性,对PPC460处理器进行硬件加速处理。采用FPGA对PPC460处理器架构进行核心代码移植,修改原有SRAM空间为DPRAM并进行加固处理,增加任务控制块(task control block,TCB)模块精准定位和监控任务状态及堆栈信息,在操作系统发生任务调度时,将原有串行压栈出栈模式修改为并行同时进出栈模式。测试结果表明:该方法有效实现了针对PPC460处理器的任务切换亚微秒设计,处理复杂应用的实时性与抗干扰能力得到极大提升。

关键词：任务切换亚微秒实时操作系统硬件加速 PPC460处理器

基于改进增量卡尔曼滤波算法的UWB室内定位研究

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机械设计与制造 2020年第2期 22-25页

作者：蔡博高宏力宋兴国邹祖伟西南交通大学机械工程学院

为解决室内环境下的非视距(NLOS)、多径传播以及欠观测条件下的量测系统误差给测距定位带来较大误差的问题,提出了改进增量卡尔曼滤波以消除定位误差的算法。该算法运用增量卡尔曼滤波对由超宽带(UWB)室内定位系统得到的距离值进行去噪... 详细信息

为解决室内环境下的非视距(NLOS)、多径传播以及欠观测条件下的量测系统误差给测距定位带来较大误差的问题,提出了改进增量卡尔曼滤波以消除定位误差的算法。该算法运用增量卡尔曼滤波对由超宽带(UWB)室内定位系统得到的距离值进行去噪,避免了受环境、测量设备等因素影响或者难以自校准由量测方程带来的系统误差而导致较大的卡尔曼滤波误差问题;然后运用经典Chan定位算法对目标标签实现定位获得定位结果。实验和仿真表明,与传统的小波去噪和卡尔曼滤波相比,该定位算法数据稳定性好,误差减小,显著提高了定位精度。

关键词：超带宽室内定位非视距误差系统误差增量卡尔曼滤波 Chan算法

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稻麦因土施用氮素化肥的探讨

江苏农业科学 1984年第1期 22-24页

作者：蒋承倩朱克荣邹祖伟无锡县农业局

为探讨提高氮效的途径,从1980年起,我县进行了稻麦因土施氮的多点试验示范和推广应用,收到了较好的经济效果.全县79.6万亩水稻田,按生产年度统计,1982年总用氮肥(折算成标准肥,下同)8.76万吨,比1980年节约3.36万吨,价值805.8万元,而当... 详细信息

为探讨提高氮效的途径,从1980年起,我县进行了稻麦因土施氮的多点试验示范和推广应用,收到了较好的经济效果.全县79.6万亩水稻田,按生产年度统计,1982年总用氮肥(折算成标准肥,下同)8.76万吨,比1980年节约3.36万吨,价值805.8万元,而当年粮食总产却比1980年增加16.9%.1983年又比1982年节约氮肥0.21万吨.

关键词：单季稻作物黄泥土白土水稻稻麦施氮肥小麦麦类作物经济施肥量氮肥用量氮肥量

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移动机器人算法验证的系统设计

机械设计与制造 2019年第A1期 123-125,130页

作者：邹祖伟高宏力黄晓蓉鲁彩丽西南交通大学机械工程学院

为解决移动机器人研究过程中,使用Matlab编写的算法、仿真难以在实际机器人上实验的问题,设计了基于2.4G无线通信和Matlab图形用户界面(Graphical User Interface,GUI)工具箱的算法验证系统。本系统选择以STM32为控制器,通过无线射收发... 详细信息

为解决移动机器人研究过程中,使用Matlab编写的算法、仿真难以在实际机器人上实验的问题,设计了基于2.4G无线通信和Matlab图形用户界面(Graphical User Interface,GUI)工具箱的算法验证系统。本系统选择以STM32为控制器,通过无线射收发器模块完成机器人与上位机软件的实时数据传输,实时获得机器人空间位姿、传感器等相关信息,并将上位机的Matlab程序运行结果发送给机器人,实现了算法在机器人实体上的验证。实验表明系统运行稳定,软件界面友好,为模型、算法的快速验证提供了一种方法,具有一定的应用价值。

关键词：移动机器人 Matlab GUI 嵌入式系统算法验证

复杂工况下自动驾驶汽车的轨迹规划和跟踪控制

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复杂工况下自动驾驶汽车的轨迹规划和跟踪控制

作者：祖伟航吉林大学

学位级别：硕士

随着经济的蓬勃发展,汽车保有量不断增加,汽车已经成为现代生活中不可或缺的交通工具之一。然而,车辆数量的增加也增加了交通事故发生的可能性。目前车辆碰撞事件很大程度上是由于驾驶员自身不当驾驶行为导致,自动驾驶汽车的发展有望降... 详细信息

随着经济的蓬勃发展,汽车保有量不断增加,汽车已经成为现代生活中不可或缺的交通工具之一。然而,车辆数量的增加也增加了交通事故发生的可能性。目前车辆碰撞事件很大程度上是由于驾驶员自身不当驾驶行为导致,自动驾驶汽车的发展有望降低危险事故发生概率、减少发生事故严重性和增加通行效率。轨迹规划和跟踪控制技术是实现自动驾驶的关键一步,目前对于规划控制算法的研究往往针对于高速公路、城市高架等简单路况,而没有考虑无信号灯路口等复杂交通场景。为此,本文围绕复杂工况下自动驾驶汽车的规划控制问题开展研究,本文主要研究内容如下:1.为了分析复杂工况下车辆的运动情况,建立了车辆运动学模型及三自由度动力学模型,在此基础上,在构建模型中对轮胎模型简化并进行了小角度近似设计,降低了模型的复杂度。在给定相同输入情况下,通过与Carsim中整车模型进行对比,验证了模型有效性。2.针对十字路口公开内部冲突点多、通行效率低和碰撞最为严重的问题,提出了基于高斯伪谱法的十字路口左转轨迹规划方法。首先,基于国家十字路口设计标准设计了十字路口场景,并根据车辆不同行为设计三种左转驾驶危险场景;其次,以车辆行驶时间最短、乘车舒适程度最高和车辆行驶最为稳定为优化目标,考虑规划轨迹的运动学约束条件、初始和终端条件、状态量和控制量约束条件、十字路口可行域约束和车辆避免碰撞条件,构建十字路口场景左转轨迹规划的最优控制问题;然后,通过高斯伪谱法将原问题离散为非线性规划问题,通过序列二次规划求解最优轨迹;最后,使用线性回归算法对轨迹进行平滑处理,解决了伪谱法在时间域内离散不均匀的问题。3.针对极端路面工况车辆驾驶危险问题和控制器参数优化困难的问题,提出了基于学习型模型预测控制算法的轨迹跟踪控制方法。该方法以驾驶安全性、乘客舒适性和燃油经济性设计目标函数、以防止侧倾等动力学约束条件,使用多重打靶法将最优控制问题离散为非线性规划问题,进而通过序列二次优化方法获得优化问题的最优解。在此基础上,提出了基于径向基函数和反距离加权函数的控制器参数整定方法,采用径向基函数和反距离加权函数构建了超参数和车辆行驶的性能评价之间的映射关系,通过粒子群迭代优化找到了最优参数,仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：自动驾驶最优控制模型预测控制高斯过程回归参数优化

自我叙事视角下用户参与网络健康热点事件的动机演化规律研究

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现代情报 2024年

作者：金燕刘婧涵赵祖伟毕崇武郑州大学信息管理学院郑州市数据科学研究中心郑州大学第一临床医学院郑州大学政治与公共管理学院

[目的/意义]本文以自叙文本为基础，探究用户参与网络健康热点事件的动机演变规律，深入了解事件热度和事件发展对用户参与动机的影响，对相关部门加强舆情引导和事件管理具有重要意义。[方法/过程]首先，确定情景事件和参与用户，并采... 详细信息

[目的/意义]本文以自叙文本为基础，探究用户参与网络健康热点事件的动机演变规律，深入了解事件热度和事件发展对用户参与动机的影响，对相关部门加强舆情引导和事件管理具有重要意义。[方法/过程]首先，确定情景事件和参与用户，并采用“自我叙事+问题引导”的形式收集自叙文本；其次，标注自叙文本中的事件阶段和动机类型，并提炼可能影响动机变化的因素；最后，结合自叙文本标注，分析动机类型和动机强度的演化规律。[结果/结论]用户参与动机分别为健康任务型动机、跟风展示型动机、以健康任务型为主的混合动机和以跟风展示型为主的混合动机；事件产生、事件争议以及意见趋同对动机类型变化有重要影响；事件热度对跟风展示型动机强度影响较大，对健康任务型动机强度影响较小。

关键词：自我叙事网络健康事件热点事件参与动机动机演化

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考虑电动汽车充电选择的配送路径优化研究

数学的实践与认识 2024年第3期54卷 241-256页

作者：葛显龙李祖伟重庆交通大学经济与管理学院重庆400074

由于人们环保意识的不断增强以及国家对新能源技术应用的支持,电动汽车在城市物流“最后一公里”中得到了广泛应用.但是,电动汽车电池续航里程短、充电时间长以及配套设施不足等问题,阻碍了其在实际应用中的普及与推广.为了解决电动汽... 详细信息

由于人们环保意识的不断增强以及国家对新能源技术应用的支持,电动汽车在城市物流“最后一公里”中得到了广泛应用.但是,电动汽车电池续航里程短、充电时间长以及配套设施不足等问题,阻碍了其在实际应用中的普及与推广.为了解决电动汽车物流配送路径优化的问题,采用了客户点可充电功能分类的策略,构建了一个考虑电动汽车充电选择的配送路径优化模型,并设计了混合模拟退火遗传算法来求解.最后,通过算例仿真验证了模型和算法的有效性.

关键词：电动汽车配送充电选择混合模拟退火遗传算法