機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--比較控制策略的自主線追蹤機(jī)器人 中文

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畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯  系   部 ：          機(jī)械工程系                 專     業(yè)：      機(jī)械工程及自動化                      姓     名：                            學(xué)     號：                           外文出處：                                     附     件：   指導(dǎo)教師評語：  譯文正確地表達(dá)了原文的意義、概念描述符合漢語的習(xí)慣，語句通暢，層次很清晰。  簽名：               年     月     日  注： 請將該封面與附件裝訂成冊。  附件 1：外文資料翻譯譯文  比較控制策略的自主線追蹤機(jī)器人  摘要  自主移動機(jī)器人是一個非常激動人心的領(lǐng)域 ， 特別是對那些參加電子產(chǎn)品課程 的 學(xué)生。作者 和 阿維羅大學(xué) 的 學(xué)生參與了一些在這一領(lǐng)域的活動。特別是，其中一個此類活動是 發(fā)明了能夠沿著畫在地板上直線運(yùn)動的 機(jī)器人。為了 達(dá)到 這一效果 ， 一個模擬器已經(jīng)實(shí)施并多次測試了對機(jī)器人不同控制方法的影響 。  本文 對 基于 機(jī)器人模型和線追蹤模擬器 進(jìn)行了一個簡短的描述 。然后 在導(dǎo)致 絕對誤差（ 積分誤差平方（ ， 易微調(diào)和各自代碼復(fù)雜性方面比較了幾種不同的控制方法。 比較的方 法 :成正比 、 比例微分 、 比例積分導(dǎo)數(shù) 、 模糊 、 表為基礎(chǔ)的模糊 ， 自我組織唱模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆模型基礎(chǔ)。  1 導(dǎo)言  研發(fā) 自主機(jī)器人是一個 跨學(xué)科的活動，因此有很大的教育價(jià)值。與此事實(shí)上，考慮到作者一直支持阿維羅大學(xué)學(xué)生小組參加每年一度 在法國舉辦 的盛事， 在法國，除了其他的任務(wù)，自主移動機(jī)器人必須沿著一條線運(yùn)動。 為了更好地理解的線追蹤機(jī)器人 的行為 ， 為了 顯示學(xué)生 們在發(fā)明機(jī)器人時(shí)來自 物理 、 幾何 、 電子 、儀表和控制集成 方面綜合的科學(xué)理念， 作者建立了一個 沿線分布機(jī)器人的 分析模型。該模型考慮到一些現(xiàn)實(shí)世界的限制，允許預(yù)測 以 電動機(jī) 電壓為基礎(chǔ)的 移動機(jī)器人 的運(yùn)動。  另外，作者所描述的幾何形狀線追蹤過程被用來建立一個模擬器。這 決定了某一機(jī)器人的 確定路徑以及 該路徑和參 考路徑 之間的關(guān)系。  該模擬器是一種寶貴的工具， 在之前研發(fā)機(jī)器人是能夠 比較 不同的控制方法以及不同的傳感器布局。這樣在實(shí)際 制造過程中 可以更好地決定機(jī)器人 有關(guān) 的物理性質(zhì)。  下一節(jié)本文 將對 機(jī)器人模型和模擬器 進(jìn)行一個簡短的描述，在 第 3節(jié) 是幾種不同 控制 方 法 的 比較， 包括 比例 、 比例微分 、 比例積分微分，模糊，表為基礎(chǔ)的模糊，模糊自我組織和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆模型基礎(chǔ)。 在 第 4節(jié) 中將提到相關(guān)結(jié)論包括一些對正在進(jìn)行的工作的評論。  2 仿真機(jī)器人  器人模型  之前已經(jīng) 提到 學(xué)生們建造 的 機(jī)器人的活動通常 很 簡單 ，見 （圖 1） 。  運(yùn)動是通過使用兩個 獨(dú)立的直流電電動機(jī)驅(qū)動每一個車輪。差分驅(qū)動器用于 控制 機(jī)器人。一個或兩個額外的連鑄機(jī)車輪用來保持機(jī)器人 的橫向穩(wěn)定 。 與參考路徑相比較 機(jī)器人的偏差是 通過放置在機(jī)器人之前的紅外光探測器測量的。  通常情況下，車輪速度 的 閉環(huán)控制已 經(jīng)不再運(yùn)用 。每個車輪的速度控制 間接地 采用馬達(dá)電壓的。此選項(xiàng)可能會降低性能的跟蹤算法但簡化了最后的調(diào)整。請記住，閉環(huán)速度控制方向盤使用將需要調(diào)整兩個額外的獨(dú)立循環(huán)。圖 1， 基本 機(jī)器人 。  圖 1  基本機(jī)器人  這些特點(diǎn)已用于計(jì)算模型線追蹤機(jī)器人（圖 2 ） 。 為了進(jìn)一步 提高 準(zhǔn)確性 ，該模型在 慣性（質(zhì)量（ M）  和轉(zhuǎn)動慣量（  j ），摩擦系數(shù)（ 平移 （ 旋轉(zhuǎn)（ B）運(yùn)動） ， 電動馬達(dá)參數(shù)（電阻（  R ）和  電機(jī)常數(shù)（  ，額外的 噪聲（ 在 傳感器 中讀取 ）和機(jī)器人 的 物理限制，如線傳感器（ 5'） 的長度 和可用于電機(jī)（ 大電壓 。該 模型［ l］描述并且計(jì)算電壓應(yīng)用電動機(jī)為基礎(chǔ)的機(jī)器人的線性度（ v）和角速度（ 0)。  追蹤模擬器  上文 已經(jīng) 提到 機(jī)器人模型與 幾何分析線追蹤 問題是相輔相成的 。這個問題屬于一般路徑跟蹤問題 在眾多文獻(xiàn) [2]中已經(jīng)被解決 。 特別是， 本文呈現(xiàn)的該 模擬器 用 被動的方式來跟蹤未知 的 線 的 方法 與之 前計(jì)劃的 跟 蹤路徑 相反。 因此， 這是事先得知。   圖 2  機(jī)器人模型  幾何分析還表明，可根據(jù)目前的偏差 、 車輪速度和 機(jī)器人相對于線的 角度位置 來 計(jì)算出未來偏離線（ e）。該機(jī)器人是用來作為參考。然而，為了更好地界定參考軌跡和想象的機(jī)器人軌跡，另一種模式是建立在該機(jī)器人的位置 基礎(chǔ)上而做出 一個絕對的參考。  在這幾何模型基 中 ， 機(jī)器人 偏離線 （ e） 可根據(jù) 機(jī)器人絕對位置和車輪的速度 來計(jì)算 。 知道 機(jī)器人的位置（坐標(biāo) X,Y,Z） 是有可能計(jì)算相交的傳感器陣列與線（  ， 然后可以計(jì)算出偏差 e（圖 3 ） 。 由此 可以得出機(jī) 器 人 位移的軌跡  圖 3  線追蹤幾何模型  在一個無限小的時(shí)間間隔來計(jì)算機(jī)器人位移 。 如果這個區(qū)間保持足夠小則是不相關(guān)的，如果直線運(yùn)動是分開考慮的 ,那 角運(yùn)動和其中 那 些是 要 首先考慮 的。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行 時(shí) ，這樣的一個區(qū)間 里 軌跡點(diǎn) 以 每 5毫米計(jì)算是小到足以獲得同樣的軌跡 ，不管 是角或直線運(yùn)動 都會 被 首先考慮 。  幾何模型可以參考線組成的直線段和圓弧的周長一個接一 個 加入 。 雖然它似乎 有 限制，它允許創(chuàng)建幾乎任何種類的軌跡順利通過使用不同的圓弧半徑。圖 2 為 該機(jī)器人模型 。  考路徑  該模擬是 在 由直線段與弧線交錯的 圍成 的弧 形 90° 或  180° 孔一起插入紙的直片段所組成的參考路徑。 這種路徑 在 圖 4中所描述 ，總長度約 30米 。  圖 4  參考路徑  器人 參數(shù)  在 5月的這一年 ， 阿維羅大 學(xué)以本文模擬為基礎(chǔ)的 機(jī)器人 為 代表 參加在法國堡貝爾納 的 1996年的國際移動機(jī)器人錦標(biāo)賽 。  根據(jù) [1,3]的 詳細(xì)資料，下面的參數(shù) 為：  重量 M = 斤  轉(zhuǎn)動慣量 J = 克   馬達(dá)最大可用電壓  = 電機(jī)參數(shù)（ R= 7 歐姆 和 ）  車輪直徑   車輪之間的距離  b = 線性運(yùn)動摩擦系數(shù)  0kg/s 角運(yùn)動摩擦系數(shù)   g.㎡ /s 類型傳感器陣列 寬度傳感器陣列  S=18米  3 比較控制策略  可以 圖２ 看出，機(jī)器人模型有兩個投入 ， V 和 驅(qū)動電動機(jī)。然而，只有一個錯誤的信號是偏差的機(jī)器人 將通過傳感器經(jīng) 參考路徑 傳送 。如果機(jī)器人總是向前推進(jìn)，可以看出，任何控制 方法 ，將減少使機(jī)器人回 到參考路徑。  由于差動電壓是一個確定的角運(yùn)動的機(jī)器人 的 ，讓它改變方向，使之收斂的路線，一個簡單的可能性是使用電子郵件直接控制 況下，因?yàn)樽罱K目的是為實(shí)現(xiàn)最高速度的參考路徑 ， 平均電壓 V， 可以設(shè)置為最大值 。 然而，實(shí)際的電壓適用于馬達(dá)的驅(qū)動器是有限的。反映了修正到平均收益率差電壓變風(fēng)量和 將真正提供給機(jī)器人模型。  此外，產(chǎn)出的傳感器功能被損壞 和 加性噪聲 。 這噪聲允許這些缺陷影響線路或地板，電器干擾傳感器的讀數(shù)和有限精度。為了便于比較，噪音載體，保持同對所有運(yùn)行從開始到終結(jié)點(diǎn)。  控制是數(shù)字化，采樣周期為 100毫秒。   完整的控制系統(tǒng)圖 5。 那個參考輸入的路徑進(jìn)行跟蹤。錯誤信號是偏差宣讀的傳感器陣列。  圖 5  完整的控制系統(tǒng)  在 這種簡單的模式控制功能可書面表達(dá) 。  在非?？斓臋C(jī)器人 中 ， 有興趣的也可以 使用 如，這可以用來減慢機(jī)器人，同時(shí)描述了曲線和加快沿直線部分。然而，機(jī)器人通常都建不是非?？?， 運(yùn)行不到 語。因此， 在 本文其余的簡單的辦法在（  1 ）中 將被用于 。  要比較性能的每一個控制方法兩項(xiàng)主要措施已使用的整體絕對誤差（ 積分誤差平方（  ，綜合沿著充分參考路徑。其他兩個措施也被使用時(shí)，機(jī)器人 將達(dá)到 最大絕對誤差（ 和平均時(shí)速 。  例控制  最簡 單的形式的控制是使用比例  e 控制功能產(chǎn)生 。 雖然簡單，這種方法提出了幾個問題。  正 如這一點(diǎn)最 大價(jià) 值為 是很難找到（需要許多 判斷 ）特別是在非線性系統(tǒng) 。 另外，它能夠提供的相對較 少 最佳的性能，因?yàn)樗鼰o法彌補(bǔ)的滯后所造成的機(jī)器人慣性。 為充分參考路徑圖 4,使用比例控制 200 ，造成偏差情節(jié)描述見圖 6。 注意典型的振蕩起因于與簡單的比例的方法一起獲得比較差的控制。  圖 6  使用 00控制比例  附件 2：外文原文