双轮移动机器人目标追踪与避障控制算法研究

"该资源是一篇关于双轮移动机器人的学术论文，主要探讨了运动目标追踪与避障控制算法的设计。作者为李保国和宗光华，发表于2007年的《航空学报》第28卷第2期。文章介绍了采用双回路控制策略，包括内层的目标追踪控制回路和外层的避障控制回路，并结合了超声传感器和阻抗控制概念。该算法考虑了机器人的速度限制，并通过Lyapunov函数证明了系统的稳定性。实验证明了算法的可行性和效果。" 本文主要涉及的知识点包括： 1. **双轮移动机器人**：这种机器人通常只有一个驱动轮和一个固定的支撑轮，依靠改变驱动轮的速度来实现移动和转向。 2. **运动目标追踪控制**：机器人通过实时感知目标的位置和速度，计算出合适的控制输入，使其能有效地跟随目标运动，同时保持一定的安全距离。 3. **避障控制**：机器人在运动过程中需要检测周围环境的障碍物，利用传感器（如超声传感器）获取信息，然后通过算法规划路径，避免与障碍物发生碰撞。 4. **双回路控制**：内层控制回路专注于目标追踪，外层控制回路处理避障问题。这种结构允许机器人在追踪目标的同时，灵活应对环境变化。 5. **Lyapunov函数**：在控制理论中，Lyapunov函数用于证明系统稳定性，即系统状态将趋向于一个期望的稳定状态。 6. **阻抗控制**：这是一种让机器人模拟与环境交互的控制策略，通过虚拟力的概念，使得机器人能够根据环境反馈动态调整行为。 7. **传感器融合**：文中提到超声传感器的信息用于避障，体现了多种传感器数据的集成在机器人控制系统中的应用。 8. **实证研究与实验**：理论分析后，通过仿真和实际实验验证了控制算法的性能和避障方法的有效性。 这篇论文对于理解双轮移动机器人的智能控制策略，特别是在目标追踪和避障领域的应用，具有重要的参考价值。它展示了如何将理论控制理论应用于实际机器人系统中，解决复杂的动态问题。