足球機器人預測誤差反饋導航算法

摘 要： 為了提高機器人足球比賽中機器人的跑位速度及保證方向的準確性，提出了一種預測控制與預測誤差反饋修正相結合的導航算法。由于預測控制基于對機器人位置和方向的準確預測而對機器人進行導航控制，從而克服了傳感器采集數據或者仿真平臺中接收數據時引起的延時誤差。預測控制命令作用后的機器人狀態與目標狀態比較得到的誤差反饋作為對控制命令修正的依據，更進一步保證了控制的準確性。仿真實驗表明，該方法較傳統PID控制方法在時間性和收斂性方面均表現出更優的性能。

關鍵詞： 足球機器人； 導航； 預測控制； 誤差反饋修正

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）10?0015?03

0 引 言

機器人足球比賽是集機器人技術和足球運動于一體具有高度挑戰性的項目，包含了傳感器信息提取與融合、圖像識別、無線通信、動態決策、行為控制等諸多技術環節[1]，而運動導航控制是最基本、最重要的一環，它是完成射門、截球、跑位等技術動作的基礎，導航控制的目的就是使機器人快速、精確地從初始點到達目標點，導航控制的性能會對技術動作的完成效果產生很大的影響，從而影響比賽結果?，F在較常用的導航控制方法主要有PID控制，PID模糊控制[2?4]，還有軌道追蹤方法如文獻[5?6]，以及在預測機器人航向變化趨勢基礎上提出的預估控制方法[7]和基于神經網絡的預測控制方法[8]。本文在預估控制方法的基礎上，提出了首先預測機器人的運動狀態進行預測控制，然后對控制命令進行誤差修正的機器人導航算法。

1 比賽中球、機器人的幾何模型與物理模型

因此本算法主要包含兩個步驟的預測，一是對機器人下一周期狀態的預測；二是對控制命令作用結果的預測，以及根據預測所進行的誤差修正。在進行誤差修正時不僅要考慮預測方向角與目標方向角度的偏差，同時也要保證機器人的線速度盡量高，在撞擊球的過程中機器人的線速度越大碰撞就越激烈，球獲得的加速度就越大，從而使機器人在比賽中具有強勁的進攻性能和穩固的防守能力。

3 實驗結果

4 結 語

本文在預測控制的基礎上進一步增加了對控制命令作用效果的預測，從而對控制誤差進行修正，保證了控制的準確性，提高了機器人向目標狀態運動的收斂速度。仿真實驗表明，該方法較傳統PID控制方法在時間性和收斂性方面均表現出更優的性能。

參考文獻

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