機械專業外文文獻翻譯-外文翻譯--比較控制策略的自主線追蹤機器人 中文

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畢業設計 (論文 )外文資料翻譯  系   部 ：          機械工程系                 專     業：      機械工程及自動化                      姓     名：                            學     號：                           外文出處：                                     附     件：   指導教師評語：  譯文正確地表達了原文的意義、概念描述符合漢語的習慣，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器人  摘要  自主移動機器人是一個非常激動人心的領域 ， 特別是對那些參加電子產品課程 的 學生。作者 和 阿維羅大學 的 學生參與了一些在這一領域的活動。特別是，其中一個此類活動是 發明了能夠沿著畫在地板上直線運動的 機器人。為了 達到 這一效果 ， 一個模擬器已經實施并多次測試了對機器人不同控制方法的影響 。  本文 對 基于 機器人模型和線追蹤模擬器 進行了一個簡短的描述 。然后 在導致 絕對誤差（ 積分誤差平方（ ， 易微調和各自代碼復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 、 比例積分導數 、 模糊 、 表為基礎的模糊 ， 自我組織唱模糊和神經網絡逆模型基礎。  1 導言  研發 自主機器人是一個 跨學科的活動，因此有很大的教育價值。與此事實上，考慮到作者一直支持阿維羅大學學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，自主移動機器人必須沿著一條線運動。 為了更好地理解的線追蹤機器人 的行為 ， 為了 顯示學生 們在發明機器人時來自 物理 、 幾何 、 電子 、儀表和控制集成 方面綜合的科學理念， 作者建立了一個 沿線分布機器人的 分析模型。該模型考慮到一些現實世界的限制，允許預測 以 電動機 電壓為基礎的 移動機器人 的運動。  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 決定了某一機器人的 確定路徑以及 該路徑和參 考路徑 之間的關系。  該模擬器是一種寶貴的工具， 在之前研發機器人是能夠 比較 不同的控制方法以及不同的傳感器布局。這樣在實際 制造過程中 可以更好地決定機器人 有關 的物理性質。  下一節本文 將對 機器人模型和模擬器 進行一個簡短的描述，在 第 3節 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，表為基礎的模糊，模糊自我組織和神經網絡逆模型基礎。 在 第 4節 中將提到相關結論包括一些對正在進行的工作的評論。  2 仿真機器人  器人模型  之前已經 提到 學生們建造 的 機器人的活動通常 很 簡單 ，見 （圖 1） 。  運動是通過使用兩個 獨立的直流電電動機驅動每一個車輪。差分驅動器用于 控制 機器人。一個或兩個額外的連鑄機車輪用來保持機器人 的橫向穩定 。 與參考路徑相比較 機器人的偏差是 通過放置在機器人之前的紅外光探測器測量的。  通常情況下，車輪速度 的 閉環控制已 經不再運用 。每個車輪的速度控制 間接地 采用馬達電壓的。此選項可能會降低性能的跟蹤算法但簡化了最后的調整。請記住，閉環速度控制方向盤使用將需要調整兩個額外的獨立循環。圖 1， 基本 機器人 。  圖 1  基本機器人  這些特點已用于計算模型線追蹤機器人（圖 2 ） 。 為了進一步 提高 準確性 ，該模型在 慣性（質量（ M）  和轉動慣量（  j ），摩擦系數（ 平移 （ 旋轉（ B）運動） ， 電動馬達參數（電阻（  R ）和  電機常數（  ，額外的 噪聲（ 在 傳感器 中讀取 ）和機器人 的 物理限制，如線傳感器（ 5'） 的長度 和可用于電機（ 大電壓 。該 模型［ l］描述并且計算電壓應用電動機為基礎的機器人的線性度（ v）和角速度（ 0)。  追蹤模擬器  上文 已經 提到 機器人模型與 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 [2]中已經被解決 。 特別是， 本文呈現的該 模擬器 用 被動的方式來跟蹤未知 的 線 的 方法 與之 前計劃的 跟 蹤路徑 相反。 因此， 這是事先得知。   圖 2  機器人模型  幾何分析還表明，可根據目前的偏差 、 車輪速度和 機器人相對于線的 角度位置 來 計算出未來偏離線（ e）。該機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器人軌跡，另一種模式是建立在該機器人的位置 基礎上而做出 一個絕對的參考。  在這幾何模型基 中 ， 機器人 偏離線 （ e） 可根據 機器人絕對位置和車輪的速度 來計算 。 知道 機器人的位置（坐標 X,Y,Z） 是有可能計算相交的傳感器陣列與線（  ， 然后可以計算出偏差 e（圖 3 ） 。 由此 可以得出機 器 人 位移的軌跡  圖 3  線追蹤幾何模型  在一個無限小的時間間隔來計算機器人位移 。 如果這個區間保持足夠小則是不相關的，如果直線運動是分開考慮的 ,那 角運動和其中 那 些是 要 首先考慮 的。在實驗進行 時 ，這樣的一個區間 里 軌跡點 以 每 5毫米計算是小到足以獲得同樣的軌跡 ，不管 是角或直線運動 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  在 5月的這一年 ， 阿維羅大 學以本文模擬為基礎的 機器人 為 代表 參加在法國堡貝爾納 的 1996年的國際移動機器人錦標賽 。  根據 [1,3]的 詳細資料，下面的參數 為：  重量 M = 斤  轉動慣量 J = 克   馬達最大可用電壓  = 電機參數（ R= 7 歐姆 和 ）  車輪直徑   車輪之間的距離  b = 線性運動摩擦系數  0kg/s 角運動摩擦系數   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，機器人模型有兩個投入 ， V 和 驅動電動機。然而，只有一個錯誤的信號是偏差的機器人 將通過傳感器經 參考路徑 傳送 。如果機器人總是向前推進，可以看出，任何控制 方法 ，將減少使機器人回 到參考路徑。  由于差動電壓是一個確定的角運動的機器人 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，因為最終目的是為實現最高速度的參考路徑 ， 平均電壓 V， 可以設置為最大值 。 然而，實際的電壓適用于馬達的驅動器是有限的。反映了修正到平均收益率差電壓變風量和 將真正提供給機器人模型。  此外，產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和有限精度。為了便于比較，噪音載體，保持同對所有運行從開始到終結點。  控制是數字化，采樣周期為 100毫秒。   完整的控制系統圖 5。 那個參考輸入的路徑進行跟蹤。錯誤信號是偏差宣讀的傳感器陣列。  圖 5  完整的控制系統  在 這種簡單的模式控制功能可書面表達 。  在非常快的機器人 中 ， 有興趣的也可以 使用 如，這可以用來減慢機器人，同時描述了曲線和加快沿直線部分。然而，機器人通常都建不是非?？?， 運行不到 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，機器人 將達到 最大絕對誤差（ 和平均時速 。  例控制  最簡 單的形式的控制是使用比例  e 控制功能產生 。 雖然簡單，這種方法提出了幾個問題。  正 如這一點最 大價 值為 是很難找到（需要許多 判斷 ）特別是在非線性系統 。 另外，它能夠提供的相對較 少 最佳的性能，因為它無法彌補的滯后所造成的機器人慣性。 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