深海履带车的路径跟踪控制算法

深海履带车的路径跟踪控制算法

韩庆珏，刘少军

【摘 要】摘要：建立深海履带车运动学和路径偏差模型，并针对履带车在工作环境中出现的路径偏差问题提出一种新的路径跟踪算法。基于履带车的行走动力约束，路径跟踪算法中引入线速度和角速度中间变量，避免了由于履带车驱动轮角速度突然变化所导致的系统失稳。同时，为提高系统的响应时间，算法中增加与PID控制类似的比例环节，利用李雅普诺夫法证明控制系统的稳定性，并对深海采矿2种典型期望工作路径的路径跟踪进行仿真。研究结果表明：所提出的新的路径跟踪算法具有良好的快速性和稳定性，能够满足深海采矿履带车的行走控制要求，保证履带车良好的行走性能。 【期刊名称】中南大学学报（自然科学版） 【年(卷),期】2015(046)002 【总页数】7

【关键词】深海；履带车；路径跟踪；算法

对于深海6 km多金属结核及钴结壳采矿领域而言，世界各国相继研制出包含海底履带式采矿车的深海采矿系统[1]。近年来，深海履带车系统作为整个深海采矿系统的核心之一成为各国研究的热点。由于受到海底极其稀软底质特点以及海底洋流等环境因素的影响，深海履带式采矿车的行走控制较困难。为使采矿车能准确按照预定开采路径进行海底作业，采用合理高效的路径跟踪控制算法显得尤为关键。Herber 等[2]对非线性移动机器人的稳定性进行了研究。Endo等[3]利用测距法对小型履带车辆进行路径跟踪控制研究；Keiji等[4]在考虑打滑的情况下利用陀螺仪提高了测距法路径跟踪控制的准确性；Zhou等[5]