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申请/专利权人：天津农学院;天津瑞斯达智能农机装备有限公司

摘要：本发明公开了一种轮式移动平台运动轨迹预瞄跟踪控制系统、方法。该系统包括车载定位装置、运动参考曲线生成器、预瞄准量调节器和处理器，首先加载车载定位装置的定位位姿、运动参考曲线生成器的路径方程、预瞄准量调节器的调整量数据，并将数据输入处理器；利用定位位姿、路径方程、调整量数据计算轮式移动平台预瞄点位姿误差；利用轮式移动平台与目标点的剩余路程规划当前点的线速度和角速度；根据预瞄点位姿误差、规划的线速度与角速度计算轮式移动平台运动的控制线速度和控制角速度；再将控制线速度和控制角速度作为轮式移动平台的当前控制值，输入给执行机构单元，调整轮式移动平台的位姿，达到目标姿态，提高轮式移动平台行走的控制精度。

主权项：1.一种轮式移动平台运动轨迹预瞄跟踪控制系统，其特征在于：包括设置于轮式移动平台上的车载预瞄控制设备和执行机构单元；车载预瞄控制设备包括车载定位装置、运动参考曲线生成器、预瞄准量调节器、处理器、数据存储器、程序存储器，车载定位装置用于测量出轮式移动平台当前的位姿，运动参考曲线生成器用于生成一条轮式移动平台可执行的路径，预瞄准量调节器用于根据轮式移动平台的线速度动态调整瞄准距离，程序存储器存储有预瞄准点位姿误差解算和控制程序，数据存储器作为预瞄准点位姿误差解算和控制程序运行过程中产生的中间数据载体，程序存储器和数据存储器均与处理器通信连接，以计算出轮式移动平台当前的预瞄准点位姿误差、控制线速度和控制角速度；处理器与执行机构单元连接，执行机构单元根据处理器输出的控制线速度和控制角速度驱动轮式移动平台移动；所述车载定位装置输出轮式移动平台中心点P的当前位姿；运动参考曲线生成器输出绝对坐标系中轮式移动平台可行路径的曲线方程Ft；预瞄准量调节器输出轮式移动平台预瞄准调整量ΔL，其中ΔL是点Q到点R的弧长，点Q是轮式移动平台中心点P距离曲线方程上的最近点，点R是曲线方程上的预瞄准的点；预瞄准点位姿误差的求解方法如下：假设1，点Q在曲线方程Ft上对应的方程参数为tQ；假设2，点R在曲线方程Ft上对应的方程参数为tR；假设3，对于曲线方程Ft，任意两点之间的弧长表示为Lt1,t2，Lt1,t2应用高斯-勒让德积分法计算；通过不断地迭代参数tQ和tR，使得且LtQ,tR≈ΔL，是指点P与点Q连线的矢量，FtQ′是指点Q处的切线矢量：FtQ′＝[x′tQ,y′tQ]；那么，可以得到参数tQ和tR的最佳值，表示为和由此，预瞄准点位姿误差计算式为：其中：EPR是预瞄准点位姿误差表示，EPR＝xe,ye,θe，xe是绝对坐标系中当前轮式移动平台中心点P到运动参考曲线上的预瞄准点R的横坐标偏差量，ye是绝对坐标系中当前轮式移动平台中心点P到运动参考曲线上的预瞄准点R的纵坐标偏差量，θe是绝对坐标系中当前轮式移动平台的角位姿与运动参考曲线上的预瞄准点R切矢量方向角之间的角度偏差量； 是运动参考曲线上的预瞄准点R的位姿表示，xR是绝对坐标系中预瞄准点R的横坐标，yR是绝对坐标系中预瞄准点R的纵坐标，θR是绝对坐标系中预瞄准点R的切线矢量方向角；P是轮式移动平台中心点P的当前位姿表示，P＝a,b,θ，其中，a是轮式移动平台中心点P在绝对坐标系XOY中的横坐标，b是轮式移动平台中心点P在绝对坐标系XOY中的纵坐标，θ是轮式移动平台前行方向与绝对坐标系的X轴的夹角；根据预瞄准点位姿误差对轮式移动平台进行位姿调控，得到的轮式移动平台的控制律为： 式中，vr是机器人线速度规划值，由点Q到终点T的距离以及速度约束得到，ωr是机器人角速度规划值，ωr由vr和Q点曲率相乘得到，[v,ω]T是线速度和角速度控制量，控制参数k10，k20，k30。

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