轨迹跟踪

摘要： 针对城市路况下可能发生的汽车碰撞事故,考虑车辆的横向运动特性,提出一种基于模型预测控制(MPC)的主动避撞分层控制策略,其中,上层模块采用Sigmoid函数进行避撞路径规划,下层模块接收上层所选择的最优路径并进行轨迹跟踪控制.然后建立了基于CarSim的整车动力学模型和基于Matlab/Simulink的控制模块,并进行了联合仿真实验.结果表明,所提出的主动避撞策略可以克服单一制动避撞的局限性,且控制器具有较好的稳定性和鲁棒性,能够有效规划出转向避撞路径并控制车辆进行实时轨迹跟踪,实现了在紧急情况下对前方障碍物的主动转向避撞.

摘要： 为提高双足机器人的步行性能,提出了基于五质心模型的预测控制实现方法。该方法按照机器人的结构,将机器人质量分配在躯干、双臂、双腿中的五个质心,并推导出基于机器人腰部的零力矩点变换公式。应用模型预测控制方法,控制机器人在线跟踪优化的行走轨迹。为验证算法正确性,进行了3D动态仿真实验和现实环境中步行实验。实验结果与基于单质心模型和三质心模型的模型预测控制算法对比,证明这里算法具有更高的步行轨迹跟踪精度。

摘要： 为了解决智能网联汽车队列在强制换道场景下的通行效率低、舒适性差、燃油消耗大等问题,提出一种考虑多种优化目标的智能网联汽车队列强制换道方法。综合考虑道路通行效率、驾乘舒适性以及燃油经济性等优化目标,并结合换道距离、行车安全及车辆动力学等约束条件,将强制换道场景下的换道轨迹规划问题转化为多优化目标下的最优轨迹问题加以求解。设计了基于滑模控制的智能网联汽车队列跟踪控制算法,实现了多约束条件下面向多种优化目标的稳定换道。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。

摘要： 针对自动驾驶车辆行驶轨迹的横向跟踪问题,设计了线性时变模型预测控制器。以车辆3自由度动力学模型为预测模型,以横向位置偏差最小为主要控制目标,考虑车辆状态约束、控制约束和轮胎侧偏角约束,优化了自动驾驶车辆轨迹跟踪安全性、转向稳定性和操作可行性等多目标性能。搭建MATLAB/Simulink和CarSim联合仿真模型,并将所设计的控制器控制效果与熟练驾驶员操纵结果、线性二次规划控制器控制效果进行了比较分析,结果表明,所设计的控制器可以有效解决多约束条件下自动驾驶车辆行驶轨迹的横向跟踪问题,且在安全性、转向稳定性和操作可行性方面具有显著的优势。

摘要： 目的为了解决欠驱动搬运机器人的中心和质心不重合的轨迹跟踪问题。方法建立非完整性约束的欠驱动机器人的运动学和动力学的模型,基于反步法控制策略生成新的虚拟反馈量,设计跟踪控制器,同时,利用自适应技术对具有不确定跟踪控制器的参数进行校正,通过Lyapunov理论验证控制器的稳定性。结果仿真实验结果表明,欠驱动搬运机器人的实际轨迹可以快速地跟踪期望轨迹,验证了基于反步法设计的跟踪控制器的可行性和有效性。结论设计的控制器能够使搬运移动机器人达到良好的轨迹跟踪效果,并且保证了控制器的自适应性。

摘要： 由于挖掘机工作装置具有复杂强耦合非线性和时滞性的特点,并且其在工作过程中存在负载不确定的问题,导致挖掘机的作业效率低、机械磨损大。针对这一问题,采用了一种基于迭代学习控制与滑模控制相结合的控制策略,对挖掘机工作装置各关节轨迹的跟踪控制性能进行了研究。首先,利用拉格朗日力学法,建立了挖掘机工作装置的动力学模型;然后,推导定义了控制律,并利用Lyapunov理论验证了控制器的稳定性;最后,设计了迭代滑模控制器,以小松PC02-1挖掘机为平台,确定了其轨迹控制所需的变量,利用MATLAB对挖掘机工作装置的轨迹跟踪性能进行了数值仿真。研究结果表明:在面对外部扰动的情况下,该方法可有效地提高挖掘机工作装置各关节的跟踪速度与跟踪精度,同时可在一定程度上削弱传统滑模控制的抖振现象,系统的鲁棒性强;该结果表明,迭代学习控制与滑模控制相结合的控制方法具有较好的控制性能。

摘要： 针对具有不确定性的机械臂系统的轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于Udwadia-Kalaba方程的鲁棒控制算法,可以在不引入拉格朗日乘子的情况下求解机械臂的关节约束力,该控制算法可抑制机械臂系统中不确定性的影响,并经过Lyapunov理论严格证明表明该控制算法能够保证系统的稳定性。为了验证该控制方法的有效性和鲁棒性,针对平面二自由度机械臂系统进行了仿真试验。仿真结果表明:在轨迹约束初始条件不相容的情况下,该控制算法能够克服系统不确定性的影响,控制机械臂跟踪期望轨迹精确运动。

摘要： 为提升复杂交通环境中智能车辆的避撞能力,将路径规划、速度规划及跟踪控制整合为一个优化问题,提出一种基于模型预测控制(MPC)的一体式车辆避撞轨迹规划和跟踪控制方法。首先,分析实际交通环境中的避撞场景,将智能车辆的避撞控制问题转化为多约束优化问题;其次,搭建7DOF(七自由度)车辆动力学模型和复合滑移工况的UniTire轮胎模型设计MPC控制器;再次,针对变速控制问题中传统基于时域预测模型的MPC控制方法无法在预测时域中实现车辆空间和位姿约束的问题,设计了基于空间域预测模型的MPC控制器;最后,基于Matlab和CarSim联合仿真平台设计了不同避撞场景验证所提方法,并与现有基于恒速假设的一体式避撞控制方法进行对比。仿真结果表明:所提方法能够充分发挥车辆的机动性能,解决现有一体式控制方法在复杂环境中避撞失败的问题,并保证避撞过程稳定和轨迹平滑。

摘要： 为了解决多车辆协同编队控制问题,以车辆运动学模型为基础,根据虚拟结构编队策略,把多车辆的协同编队控制问题转变为对虚拟车辆的轨迹跟踪问题。根据李雅普诺夫第二法设计出新的跟踪反馈控制器,对编队车辆跟踪误差进行控制。通过MATLAB仿真实验验证了该控制器的有效性,实验结果表明所设计的控制器在车辆横向与航向误差调整时间方面具有快速性,在存在初始误差的前提下,编队车辆的纵向误差在10 s内趋近于0。该控制方法在未来的智能车编队控制方面有一定的应用价值。

摘要： 针对井下悬臂式掘进机自主行进纠偏的实际需求,基于机身调度相对于规划路径的位姿偏差模型,设计并简化了机身调度位姿跟踪控制律,通过构建Lyapunov函数证明该控制律作用下位姿偏差的收敛性。以履带打滑率表征机身行进调度的主要执行误差,以位姿检测误差表征系统的主要观测误差,通过试验及验算获得误差的统计规律,并利用SVD-Unscented卡尔曼滤波估计修正控制指令,从而降低行进调度过程中误差带来的影响。仿真结果表明,提出的轨迹跟踪控制策略能高效实现机身在有限的调整周期内向目标轨迹调度,履带驱动轮参考转速数值连续变化稳定,位姿偏差收敛性良好,达到了纠偏的目的;基于SVD-Unscented卡尔曼滤波修正控制指令有效削弱了机身调度中来自过程误差和观测误差的影响。调度过程简单高效,跟踪效果重复性好,能为井下有限空间内的掘进机自动纠偏提供参考。

摘要： 针对AUV轨迹跟踪问题,利用3次样条插值方法将事先确定的航迹点规划成计划路径,利用视线导引法(Line of Sight,LOS),将AUV轨迹跟踪问题转换为航速控制和航迹控制问题,设计了基于增量式状态方程的MPC航向控制算法,实现了AUV轨迹跟踪控制.基于NPS AUV(Naval Postgraduate School,USA,Autonomous Underwater Vehicle)数学模型,设计了轨迹跟踪仿真案例,仿真结果表明,所提出的视线导引法与MPC(Model Predictive Control)结合的控制算法可有效解决AUV水下定深运动的轨迹跟踪控制问题,对AUV自主航行控制系统的开发具有较高的实用价值.

摘要： 空间机器人动力学特性复杂,具有强耦合、非线性、时变等特点,如何对其进行高效地建模、并设计有效的控制策略,是航天动力学与控制领域的研究热点.现有的空间机器人控制方案可分为“集中式”与“分布式”:前者将系统视为一个耦合的整体,控制器具有多输入多输出形式;后者将系统视为若干个耦合的子系统,每个子系统为机械臂的一个臂杆,并针对每个子系统各设计单输入单输出形式的控制器.集中式控制具有控制精度高、但计算量大的特点,分布式控制具有控制精度低、但计算效率高、易于实时解算的特点.本文综合以上两种方案,提出一种折中的控制策略——递推分布式控制.首先基于多体系统动力学递推算法,考虑各体间耦合,写出各个子系统的跟踪误差动力学方程.然后设计分布式非奇异终端滑模控制律,使跟踪误差能在有限时间内收敛到任意小的原点邻域内.最后通过带有一部机械臂的空间机器人轨迹跟踪任务进行数值仿真,验证控制方案的有效性.

摘要： 针对输入受限船舶的轨迹跟踪控制问题,考虑系统存在模型未知部分并受到未知外界干扰的情况,提出一种神经网络自适应递归滑模动态面控制方法.该方法首先采用最小参数法神经网络逼近模型未知部分,并设计自适应律对逼近误差和外界干扰进行估计;针对输入饱和问题,利用双曲正切函数处理控制,并采用Nussbaum函数补偿由输入饱和引起的非线性项,在此基础上考虑船舶位置误差以及速度误差间的关系设计递归滑模动态面控制器.选取Lyapouv稳定性理论证明了闭环系统所有信号一致最终有界.最后,以一艘供给船为目标进行仿真研究,结果表明,本文设计的控制方法可以有效解决输入受限的问题,并可使船舶高精度地跟踪期望轨迹.

摘要： 针对输入受限欠驱动船舶轨迹跟踪问题,提出一种基于反步法的最小参数(Minimal Learning Parameter,MLP)自适应动态面(Dynamic Surface Control,DSC)轨迹跟踪控制方法.该方法根据船舶惯性坐标和体坐标的变换关系,利用反步法镇定船体坐标系下的位置和速度误差,结合DSC技术避免了传统反步法中存在的微分爆炸问题,MLP技术用于逼近模型参数不确定项,引入双曲正切函数解决输入受限问题,构造辅助系统来减少输入受限对船舶控制的影响.最后,选取Lyapunov函数证明闭环系统内所有信号一致最终有界.

摘要： 近年来,道路交通管理非现场执法的应用率越来越高,不仅强化了道路交通的安全管理,提升了管理效能,还极大地缓解了执法人员不足,解决了人情执法的问题,管理效果十分明显.本文研究了一种基于人体运动轨迹跟踪的私揽行为检测算法,利用形状特征对人体目标进行识别,基于Kalman算法对人体目标轨迹预测并跟踪,获取有效的上下车人员数目及运动轨迹,检测并判断是否存在私揽行为,可适应复杂环境,抗干扰的能力较强.可对监控视频中上下车人员进行实时跟踪,判断私揽行为发生的可能性,并加以反馈.

摘要： 浮空器是用于临近空间通讯中继,长时间高空监视以及大气环境测量等新兴领域的探空平台.实时跟踪并显示其轨迹对于能否顺利回收浮空器吊舱至关重要.随着地理信息系统(GIS)技术的发展,可以将浮空器的位置信息和相关的GIS数据结合起来构建一个飞行轨迹跟踪监视系统.但是在传统的信息系统间缺乏进行GIS数据交换的统一标准,使得开发该轨迹显示系统成为一大难题.针对该问题,本文提出一种基于WebGIS结合Web Services系统架构的飞行轨迹跟踪监视系统.利用WebGIS和Web Services构建的服务平台对包含地理位置信息的数据进行接收和处理,处理结果通过Web方式实时地存储到监控中心的GIS数据库系统中.用户也可以利用浏览器或者手机上的地图显示程序实时地观察浮空器的轨迹信息.测试结果表明本系统克服了传统地理信息系统的缺陷,具有跨平台性、响应速度快、部署灵活的优势,可以为快速回收浮空器吊舱提供便利条件.

摘要： 全向移动康复训练机器人在辅助患者进行康复运动的过程中,由于患者运动情况变化会导致机器人的运动轨迹偏离预定的训练轨道,针对这种情况,本文提出提出一种鲁棒控制策略.研究主要包括两个方面的内容:在康复训练的过程中,对全向移动康复训练机器人进行动态建模.提出一种鲁棒控制策略来消除患者运动状态变化对全向移动康复训练机器人偏离目标轨道的影响.利用MATLAB软件对康复训练过程中的轨迹跟踪进行仿真研究,仿真结果表明本文提出的鲁棒控制策略能很好地解决上述问题.

摘要： 本文简述了无人驾驶系统的构建,包含感知系统和路径追踪控制器,用于大学生无人驾驶方程式比赛.提出了一种激光雷达视觉协作的方法来感知作为轨道标记的交通锥.赛车的感知算法还包含了将组合导航数据和激光雷达里程计相结合的精确且高速率的定位方法.此外,还实时建立包含交通锥的位置和颜色信息的赛道地图.最后,系统和车辆性能在一个闭环赛道中被测试.本文件也简要地介绍了2017年大学生方程式无人驾驶大赛(FSAC)赛况.

摘要： 本文简述了无人驾驶系统的构建,包含感知系统和路径追踪控制器,用于大学生无人驾驶方程式比赛.提出了一种激光雷达视觉协作的方法来感知作为轨道标记的交通锥.赛车的感知算法还包含了将组合导航数据和激光雷达里程计相结合的精确且高速率的定位方法.此外,还实时建立包含交通锥的位置和颜色信息的赛道地图.最后,系统和车辆性能在一个闭环赛道中被测试.本文件也简要地介绍了2017年大学生方程式无人驾驶大赛(FSAC)赛况.

摘要： 本文简述了无人驾驶系统的构建,包含感知系统和路径追踪控制器,用于大学生无人驾驶方程式比赛.提出了一种激光雷达视觉协作的方法来感知作为轨道标记的交通锥.赛车的感知算法还包含了将组合导航数据和激光雷达里程计相结合的精确且高速率的定位方法.此外,还实时建立包含交通锥的位置和颜色信息的赛道地图.最后,系统和车辆性能在一个闭环赛道中被测试.本文件也简要地介绍了2017年大学生方程式无人驾驶大赛(FSAC)赛况.

摘要： 本发明公开了四种轨迹跟踪控制方法及各自对应的轨迹跟踪系统，四种轨迹跟踪控制方法的基本思想都是一致的，都是先把传感器得到的以变动的传感器坐标系描述的轨迹信息固定化，即在检测后转化为适合整体记录轨迹信息的坐标系描述的形式进行标记，逐步呈现真实的轨迹，为后续求解目标提供基础，最后根据目标找到当前时刻工具应该呈现的理想状态或找到完成本次修正后在下一次修正时刻到来时要达到的状态，然后根据上述信息驱动执行器，修正工具的轨迹。上述四种轨迹跟踪控制方法以及各自对应的轨迹跟踪系统，克服了检测点超前带来的误差，能脱离示教信息独立运行，既能纠正工具的位置偏差，又能纠正工具的姿态偏差，轨迹跟踪效果好。

摘要： 本发明公开了四种轨迹跟踪控制方法及各自对应的轨迹跟踪系统，四种轨迹跟踪控制方法的基本思想都是一致的，都是先把传感器得到的以变动的传感器坐标系描述的轨迹信息固定化，即在检测后转化为适合整体记录轨迹信息的坐标系描述的形式进行标记，逐步呈现真实的轨迹，为后续求解目标提供基础，最后根据目标找到当前时刻工具应该呈现的理想状态或找到完成本次修正后在下一次修正时刻到来时要达到的状态，然后根据上述信息驱动执行器，修正工具的轨迹。上述四种轨迹跟踪控制方法以及各自对应的轨迹跟踪系统，克服了检测点超前带来的误差，能脱离示教信息独立运行，既能纠正工具的位置偏差，又能纠正工具的姿态偏差，轨迹跟踪效果好。

摘要： 本申请实施例提供一种基于轨迹预测的轨迹跟踪方法、介质和车载设备，所述方法包括：当需要获取所述车辆在采样时刻tp+1的定位信息时，获取N个历史定位信息和参考路径信息序列，其中，所述N个历史定位信息为所述车辆在采样时刻tp+1之前的N个采样时刻的定位信息，所述参考路径信息序列为待跟踪的预定轨迹上的轨迹点的坐标序列，N为大于1的正整数，p+1为大于N的正整数；基于所述N个历史定位信息和参考路径信息序列，预测所述车辆在采样时刻tp+1的定位信息。如此，能够在需要获取车辆的定位信息时，精确预测出车辆的定位信息，从而，能够提高轨迹跟踪控制的精确度。

摘要： 本发明公开了一种无人驾驶轨迹跟踪中实时判别当前参考轨迹点的算法，首先从参考轨迹的出发点开始，在每三个连续的参考轨迹点中的第二个参考轨迹点处，取前两个参考轨迹点所连成的直线与后两个参考轨迹点所连成直线的角平分线，并得到角平分线在全局坐标系下的直线表达式；然后通过实时位置的结果值和第三个参考轨迹点的结果值乘积来判断车辆是否通过第二个参考轨迹点，实时地得到车辆当前经过的参考轨迹点，直到到达最后一个参考轨迹点为止。本发明能实时地判别车辆当前经过的参考轨迹点，并对后一个参考轨迹点进行跟踪的功能，从而使得车辆可以得到当前的预瞄点及预瞄点的语意信息，进行局部轨迹规划、轨迹跟踪和避开障碍物的控制。

摘要： 本发明公开了一种多目标实时轨迹跟踪中的静止轨迹碎片改进方法，包括以下步骤：S1、对静止状态的轨迹进行合并，按照静态轨迹分析的目标帧数进行判别；S2、对新加入的轨迹，是单帧轨迹目标B，计算B与静止轨迹容器staticPaths中的轨迹进行IOU位置计算，得到里面IOU的最大的第i条轨迹记录staticPaths[i]对应的maxIOU；S3、按照当前的时间戳信息，对staticPaths里面的轨迹进行状态更新，判断是否应该进入死亡周期，删除掉释放空间；S4、等待新加入的轨迹，重复步骤S1。针对视频静止目标的位置和特征约束，对新加入的轨迹进行位置和特征的约束，有效的减少了轨迹碎片的产生。

摘要： 本发明公开了四种轨迹跟踪控制方法及各自对应的轨迹跟踪系统，四种轨迹跟踪控制方法的基本思想都是一致的，都是先把传感器得到的以变动的传感器坐标系描述的轨迹信息固定化，即在检测后转化为适合整体记录轨迹信息的坐标系描述的形式进行标记，逐步呈现真实的轨迹，为后续求解目标提供基础，最后根据目标找到当前时刻工具应该呈现的理想状态或找到完成本次修正后在下一次修正时刻到来时要达到的状态，然后根据上述信息驱动执行器，修正工具的轨迹。上述四种轨迹跟踪控制方法以及各自对应的轨迹跟踪系统，克服了检测点超前带来的误差，能脱离示教信息独立运行，既能纠正工具的位置偏差，又能纠正工具的姿态偏差，轨迹跟踪效果好。

摘要： 本发明公开了四种轨迹跟踪控制方法及各自对应的轨迹跟踪系统，四种轨迹跟踪控制方法的基本思想都是一致的，都是先把传感器得到的以变动的传感器坐标系描述的轨迹信息固定化，即在检测后转化为适合整体记录轨迹信息的坐标系描述的形式进行标记，逐步呈现真实的轨迹，为后续求解目标提供基础，最后根据目标找到当前时刻工具应该呈现的理想状态或找到完成本次修正后在下一次修正时刻到来时要达到的状态，然后根据上述信息驱动执行器，修正工具的轨迹。上述四种轨迹跟踪控制方法以及各自对应的轨迹跟踪系统，克服了检测点超前带来的误差，能脱离示教信息独立运行，既能纠正工具的位置偏差，又能纠正工具的姿态偏差，轨迹跟踪效果好。

摘要： 本发明公开一种车辆目标轨迹跟踪系统，包括了数据采集系统和数据控制系统，数据采集系统有多个，每个数据采集系统包括交换机、工控机、车牌摄像头和毫米波雷达，车牌摄像头通过数据线连接工控机，毫米波雷达通过信号线与交换机相连，交换机通过信号线与工控机相连；数据控制系统包括数据服务器和数据显示仪，工控机通过公网数据转换器与数据服务器相连通，数据服务器上连接有数据显示仪。该系统可对目标车辆进行监控。本发明还公开一种车辆轨迹跟踪方法，该跟踪方法可对目标车辆的移动轨迹进行准确跟踪定位，创新性高。

摘要： 本发明公开了一种基于参考轨迹实时修正的机器人轨迹跟踪控制方法，以实现对动力学不确定机器人的高性能轨迹跟踪控制。该方法主要通过对轨迹跟踪点的误差经过增益后进行累加，然后将累加值实时补偿至参考轨迹上下一个将被跟踪的点，生成一系列与期望轨迹不同的新指令，从而控制机器人跟踪期望轨迹。该方法的本质是通过修改参考轨迹来控制机器人的每个关节符合期望的轨迹，即当机器人工作过程中参考轨迹和实际轨迹之间存在误差时，只需实际轨迹高精度地跟踪期望轨迹，而不需要参考轨迹与实际轨迹相符。该方法具有结构简单、易于在硬件上应用的特点。

摘要： 本实用新型公开了一种顶煤运移轨迹跟踪仪以及顶煤运移轨迹监测系统，涉及顶煤运移技术领域，其中，顶煤运移轨迹跟踪仪包括：外壳；惯导元件，设置在外壳内，测量顶煤运移轨迹跟踪仪在各个时间点的运移信息；主控制器，设置在外壳内，与惯导元件连接，对运移信息进行存储和处理；声光报警器，设置在外壳上，与主控制器连接，进行声光报警提示；电源，设置在外壳内，为主控制器、惯导元件和声光报警器提供电源。其中，声光报警器的设置，用于发现散煤中的顶煤运移轨迹跟踪仪；惯导元件的设置，使得顶煤运移轨迹跟踪仪能够对顶煤运移轨迹进行实时跟踪，成本低，工作时间长，数据量多，跟踪时不受无线信号差的影响，跟踪精度高，从而提高了监测效率。