基金项目：衡阳市科技创新重大项目（编号：202150013986）；湖南省教育厅项目（编号：212JSJ002、2018JG026）收稿日期：2022－08－03基于分数阶PID机器人自动行驶误差分析*彭琳1,2，唐德文1,2※，陈钢1,2（1.南华大学机械工程学院，湖南衡阳421001；2.核设施应急安全技术与装备湖南省重点实验室，湖南衡阳421001）摘要：为了提高小型轮式机器人的行驶稳定性，减小自动行驶误差，提出了一种基于分数阶比例积分微分（PID）横摆角控制策略，分析了机器人自动行驶系统的动力学特征，构建了基于分数阶PID横摆角控制系统的仿真模型。在此基础上，采用MATLAB/Simulink软件对机器人运动过程进行仿真分析，获得10m内机器人运动时速度、角加速度、位移等的响应曲线，并将其与PID控制策略下的机器人做相同运动的响应曲线进行对比分析。研究结果表明：与传统PID控制相比，采用分数阶PID控制策略的机器人在10m的运动距离内自动行驶的质心侧偏角减小了71.4%，横摆角速度降低了23.6%，侧向偏移程度缩小了29.5%，因而，在分数阶PID控制策略下小型轮式机器人操纵稳定性得到了显著提高，为解决小型轮式机器人在自动行走领域的问题提供了思路。关键词：分数阶PID；自动行驶；误差分析中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：1009－9492（2023）02－0134－05AnalysisofAutomaticDrivingErrorofRobotBasedonFractional-orderPIDPengLin1,2，TangDewen1,2※，ChenGang1,2（1.SchoolofMechanicalEngineering,UniversityofSouthChina,Hengyang,Hunan421001,China;2.HunanKeyLaboratoryofEmergencySafetyTechnologyandEquipmentforNuclearFacilities,Hengyang,Hunan421001,China）Abstract:Inordertoimprovethedrivingstabilityofthesmallwheeledrobotandreducetheautomaticdrivingerror,ayawanglecontrolstrategywasproposedbasedonfractionalProportional-Integral-Derivative(PID),thedynamiccharacteristicsoftherobot´sautomaticdrivingsystemwereanalyzed,thesimulationmodelofyawanglecontrolsystembasedonfractionalorderPIDwasconstructed.Onthebasis,MATLAB/Simulinksoftwarewasusedtosimulateandanalyzethemotionprocessoftherobot,andtheresponsecurvesofthespeed,angularacceleration,displacement,etc.oftherobotwhenitmovedwithin10mwereobtained,anditwascomparedwiththeresponseoftherobotunderthePIDcontrolstrategyforthesamemotion.Thecurveswerecomp...
