《无线视频传输移动机器人模糊自适应控制技术》

该项目自从2011年以来,对部分关键技术逐步展开研究。2013年,首先对多功能智能移动侦察系统进行研究(河南省教育厅立项,编号14A510009),于2016年通过河南省科技厅鉴定(成果登记号9412016Y0557),研究成果达到国内领先水平。着重对无线视频传输移动机器人和模糊自适应控制技术的研究,通过设计硬件系统和上位机软件系统,开发了一种移动机器人自适应控制系统。同时针对一类非线性系统,研究了基于鲁棒保性能的控制策略和基于LMI的鲁棒H∞控制律设计,主要技术内容如下:

1、研究了无线视频传输移动机器人模糊自适应控制技术,开发的系统以图像视频无线传输为基础,结合光线检测、三维加速度倾角等传感器模块实现移动机器人的硬件搭建。运动状态可以通过重力感应控制,在移动机器人前进的同时使用超声波传感器和光电开关来实现对象防碰撞和防止掉入悬崖。

2、采用抗干扰能力强的无线WIFI进行数据传输,实现上下位机的无线视频传输、环境温湿度监测以及对移动机器人的运动速度智能调控,保证了成本低、性能稳定。通过手持终端三维加速度倾角传感器的设计,实现重力感应控制移动机器人的运行方向。设计了两种无线数据传输方案,解决了无线传输数据丢包的问题。

3、通过配置特殊功能寄存器,实现信号速度的匹配。当移动设备在执行任务的过程中,利用携带的六自由度机械臂自由旋转并抓取障碍物,从而排除遇到的险情或障碍物,使得生产侦察工作能够正常运转。分别进行了传感器模块软件设计、主控制器软件设计、上位机软件设计。

4、采用模糊控制器与PI控制器相结合对速度调控,摆脱传统PI控制对环境的依赖,模糊控制器对参数的智能整定在一定程度上增加了移动机器人在线调试时的人工调试经验,使得设计的系统能更适合复杂多变的路况与环境。

5、研究一类带有非匹配不确定性的仿射非线性系统的跟踪控制问题。系统的闭环稳定性通过单隐层神经网络(SHLNN)的权值更新规则和鲁棒自适应项保证。提出一种非脆弱鲁棒非线性控制方法,将不确定模型中的高阶非线性项视为有界的非线性摄动。

6、针对具有三通道之间等各种耦合,对无人机姿态进行精确的控制。以保性能控制理论和不确定性系统相关研究为基础,研究一类非线性不确定系统的状态反馈鲁棒控制问题。

7、在对目标节点进行K覆盖的过程中,会出现大量数据冗余迫使网络出现拥塞的现象,导致网络通信能力和覆盖能力降低、网络能量快速消耗等问题。提出一种能量有效K覆盖算法。

该项目研究技术应用于自动驾驶、无人机、移动机器人、反恐、核电站维护等领域中。授权发明专利3项、实用新型专利7项。发表论文8篇,其中SCI收录4篇、EI收录3篇、核心期刊1篇。JCR一区论文1篇,总SCI他引5次。系列技术已经应用于产品中,总经济效益达到1470万元,对推动相关产业的可持续发展具有重要的意义和价值。

成果说明

(1)洛阳辉创电子设备有限公司是生产型企业,从2016年起,将无线视频传输移动机器人模糊自适应控制技术的研究成果应用于公司线束生产设备的设计中,使得产品的自动控制性能得到优化、图像传输精度进一步提高。至2018年底,共采用新技术使得产品性能得到提升,避免的设备的重复试验。产生总经济效益达到640万元。 (2)北京新宸科技有限公司从2016年起,将无线视频传输移动机器人模糊自适应控制技术的研究成果应用于公司光电跟踪转台的产品设计中,使得产品的控制稳定性、图像传输精度进一步提高。至2018年底,共采用新技术

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