(完整版)路径跟踪实验
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角速度控制器：
w(k) w(k 1) kp2 ( ye (k) ye (k 1)) ki2 ye (k) kp3 (e (k) e (k 1)) ki3e (k) 其中，kpi是比例增益，kii是积分增益(i=1,2,3)。
仿真结果
直线跟踪
椭圆跟踪
正弦曲线跟踪
实验要求
1、理解移动机器人路径跟踪定义； 2、掌握PI路径跟踪控制器设计方法； 3、完成PI路径跟踪仿真； 4、上交实验报告。
Y
2r C
2l
O
w v
X
x cos
y
s
in
0
0
0 1
v w
离散化可表示为：
x(k 1) x(k) T v(k) cos( (k)(k)
s in(
(k))
x(k 1) x(k) T w(k)
其中，q=[x, y,θ]T为机器人位姿，v和w分别是机器人线速度和角速 度，T为采样时间。
0
0ex
0 e y
Te
(qr
q)
1e
其中，Te为转换矩阵。
Y'
xe
r
Y
(xr，yr) 参考路径
C
(x，y)
O
ye
X' X
那么机器人路径跟踪的目的就是设计合适的控制规律控制机器人线
速度和角速度，使得机器人能精确跟随参考路径，即
lim
t
ep
0
PI控制器设计
线速度控制器：
v(k) v(k 1) kp1 (xe (k) xe (k 1)) ki1xe (k)
控制规律
假设参考路径可由一系列的参考点组成，即qr=[xr, yr,θr]T, 定义位 姿误差，即
q qr q
[xr x, yr y,r ]T
[ex , ey , e ]T
机器人在局部坐标系下的位姿误差如图所示，表示为
xe cos
ep
ye
sin
e 0
s in cos
移动机器人路径跟踪
Buct
路径跟踪定义
路径跟踪(Path tracking)，是在平面坐标系下设定一条理想的几何路径， 然后要求机器人从某一处出发，按照某种控制规律到达该路径上，并 实现其跟踪运动。
实际 位姿
d
路径
运动学模型
运动学模型直接刻画出了系统位置与速度之间的数学关系，以两 轮驱动移动机器人为例，如图所示，运用物理学质点运动分析法 可得到
w(k) w(k 1) kp2 ( ye (k) ye (k 1)) ki2 ye (k) kp3 (e (k) e (k 1)) ki3e (k) 其中，kpi是比例增益，kii是积分增益(i=1,2,3)。
仿真结果
直线跟踪
椭圆跟踪
正弦曲线跟踪
实验要求
1、理解移动机器人路径跟踪定义； 2、掌握PI路径跟踪控制器设计方法； 3、完成PI路径跟踪仿真； 4、上交实验报告。
Y
2r C
2l
O
w v
X
x cos
y
s
in
0
0
0 1
v w
离散化可表示为：
x(k 1) x(k) T v(k) cos( (k)(k)
s in(
(k))
x(k 1) x(k) T w(k)
其中，q=[x, y,θ]T为机器人位姿，v和w分别是机器人线速度和角速 度，T为采样时间。
0
0ex
0 e y
Te
(qr
q)
1e
其中，Te为转换矩阵。
Y'
xe
r
Y
(xr，yr) 参考路径
C
(x，y)
O
ye
X' X
那么机器人路径跟踪的目的就是设计合适的控制规律控制机器人线
速度和角速度，使得机器人能精确跟随参考路径，即
lim
t
ep
0
PI控制器设计
线速度控制器：
v(k) v(k 1) kp1 (xe (k) xe (k 1)) ki1xe (k)
控制规律
假设参考路径可由一系列的参考点组成，即qr=[xr, yr,θr]T, 定义位 姿误差，即
q qr q
[xr x, yr y,r ]T
[ex , ey , e ]T
机器人在局部坐标系下的位姿误差如图所示，表示为
xe cos
ep
ye
sin
e 0
s in cos
移动机器人路径跟踪
Buct
路径跟踪定义
路径跟踪(Path tracking)，是在平面坐标系下设定一条理想的几何路径， 然后要求机器人从某一处出发，按照某种控制规律到达该路径上，并 实现其跟踪运动。
实际 位姿
d
路径
运动学模型
运动学模型直接刻画出了系统位置与速度之间的数学关系，以两 轮驱动移动机器人为例，如图所示，运用物理学质点运动分析法 可得到