28、FPGA 实现机器人膜控制器：NPS、ENPS 和 GNPS 的应用

FPGA 实现机器人膜控制器：NPS、ENPS 和 GNPS 的应用

1. 引言

自 2011 年以来，采用数值 P 系统（NPS）和酶促数值 P 系统（ENPS）来建模自主移动机器人控制器已成为 P 系统应用的研究热点之一。本文将详细介绍基于 NPS、ENPS 和广义数值 P 系统（GNPS）的机器人避障膜控制器在 FPGA 上的实现，包括具体的实现过程、性能比较等内容。

2. 数值 P 系统（NPS）在 FPGA 上的膜控制器

• NPS 控制器背景 ：首个避障 NPS 控制器是针对 e - puck 机器人提出的，该机器人配备了 8 个红外传感器。此控制器通过在每一步调用 SNUPS 引擎运行，存在并行性损失的问题。
• 避障控制律 ：避障控制律由以下两个公式给出：
  • (lw = CruiseSpeedLeft + \sum_{i = 1}^{16} si * weightLefti)
  • (rw = CruiseSpeedRight + \sum_{i = 1}^{16} si * weightRighti)
    这里，(lw) 是左电机接受的速度值，(CruiseSpeedLeft) 是巡航速度，(si) 是转换后的传感器读数，(weightLefti) 是位于机器人左侧传感器的权重值。(i) 的取值范围是从 0 到 15，对应传感器的编号。
• 目标机器人 ：FPGA 实现研究的目标机器人是 Pioneer 3 DX