Статья

Название статьи СИНТЕЗ НЕЛИНЕЙНОГО ЗАКОНА УПРАВЛЕНИЯ МОБИЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИЧЕСКОЙ ПЛАТФОРМОЙ НА КОЛЕСАХ ИЛОНА
Автор А.А. Скляров, Т.Е. Похилина
Рубрика РАЗДЕЛ II. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
Месяц, год 03, 2017
Индекс УДК 681.51
DOI
Аннотация Демонстрируется новый подход к нелинейному управлению мобильной робототехнической платформой на колесах Илона. В качестве объекта управления выбран мобильный робот на колесах Илона, так как среди прочих наземных транспортных средств он является наиболее манёвренным и предназначенным для работы в условиях ограниченного пространства, рассчитан на выполнение задач в складских помещениях. Платформа имеет форму треугольника, так как колеса расположены под углом 120 градусов, оси которых проходят через центр транспортного средства, что позволяет данной конструкции перемещать грузы в ограниченном пространстве. Для учета нелинейных характеристик объекта управления в статье рассмотрены вопросы анализа математической модели мобильной робототехнической платформой на колесах Илона. Также, приводится обзор современных методов и подходов к управлению робототехнической платформой на колесах Илона. Выделаются проблемы управления Платформой, в частности, применение методов и подходов основанных на применении методов линеаризации системы, что делает робототехническую систему с данными законами управления ограниченной определенными локальными алгоритмами управления. Поэтому в работе приводиться обоснование использования новых нелинейных подходов к управлению мобильными роботами, в частности синергетической теории управления. Основным методом, в рамках данной теории, является метод аналитического конструирования агрегированных регуляторов (АКАР), который позволяет синтезировать законы управления для сложных нелинейных систем большой размерности без применения процедур линеаризации или других упрощений, поэтому для синтеза синергетического закона управления мобильного робота применяется именно этот метод. Полученный закон пространственного управления учитывает нелинейные свойства модели мобильной робототехнической платформы на колесах Илона, поэтому указанная стратегия управления обеспечивает асимптотическую устойчивость замкну-той системы, и четкое исполнение заданных инвариантов. Для апробации полученной системы используется компьютерное моделирование. Результаты моделирования подтверждают, что в синтезированной замкнутой системе управления мобильным роботом на колесах Илона обеспечивается передвижение к заданной точке рабочей плоскости с заданным углом ориентации платформы.

Скачать в PDF

Ключевые слова Робототехническая платформа, колеса Илона; мобильный робот; синергетическая теория управления; всенаправленное движение.
Библиографический список 1. Алисейчик А.П. Механика и управление движением: автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук: 01.02.01. – М.: Инст. прикл. мат. им. М.В. Келдыша Рос. акад. наук, 2013. – 18 с.
2. Павловский В.Е., Шишканов Д.В. Исследование динамики и синтез управления колес-ными аппаратами с избыточной подвижностью // Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша РАН. – 2006. – № 12. – 28 с.
3. Diegel O., Badve A., Bright G. Improved Mecanum Wheel Design for Omni-directional Robots // Proc. 2002 Australasian Conference on Robotics and Automation (ARAA-2002).
– Auckland. – 2002. – P. 117-121.
4. Hillery M. Omni-Directional Vehcile (ODV) by the U.S. Navy. – URL http://www.arrickrobotics.com/robomenu/odv.html (дата доступа: 10.05.2016).
5. Orlando Business Journal article Omnics' wheel of fortune rolls into production by Chad Eric Watt, 31 May 2002.
6. KUKA Roboter GmbH KUKA OMNIMOVE. – Режим доступа: URL http://www.kuka-omnimove.com/en/ (дата доступа: 10.05.2016).
7. Мартыненко Ю.Г., Формальский А.М. О движении мобильного робота с роликонесущими колесами // Известия РАН. Теория и системы управления. – 2007. – № 6. – С. 142-149.
8. Борисов, А.В., Килин А.А., Мамаев И.С. Тележка с омниколесами на плоскости и сфере // Нелинейная динамика. – 2011. – Т. 7, № 4. – С. 785-801.
9. Кампион, Г., Бастен Ж., Д’Андреа-Новель Б. Структурные свойства и классификация кинематических и динамических моделей колесных мобильных роботов // Нелинейная динамика. – 2011. – Т. 7, № 4. – С. 733-769.
10. Nagy T.K., D'Andrea R., Ganguly P. [et. al.]. Near-optimal dynamic trajectory generation and control of an omnidirectional vehicle // Robotics and Autonomous Systems. – 2004. – Vol. 47 (1).
– P. 47-64.
11. Nagy T.K., Ganguly P., D'Andrea R. Real-time trajectory generation for omni-directional vehicle // Proceedings of the American Control Conference. – 2002. – P. 286-291.
12. Samani H.A., Abdollahi A., Ostadi H. [et. al.]. Design and development of a comprehensive omni directional soccer player robot // International Journal of Advanced Robotic Systems.
– 2004. – Vol. 1 (3). – P. 191-200.
13. Watanabe K., Shiraishi Y. [et. al.]. Feedback control of an omnidirectional autonomous platform for mobile service robots // J. Intelligent and Robotic Systems. – 1998. – Vol. 22.
– P. 315-330.
14. Liu Y., Zhu J.J., Williams R.L. II [et. al.]. Omni-directional mobile robot controller based on trajectory linearization // Robotics and autonomous systems. – 2008. – Vol. 56. – P. 461-479.
15. Колесников А.А. Синергетическая теория управления. – М.: Энергоатомиздат, 1994.
– 344 с.
16. Бурдаков С.Ф., Мирошник И.В., Стельмаков Р.Э. Системы управления движением ко-лесных роботов. Серия «Анализ и синтез нелинейных систем». – СПб: Наука, 2001.
– 227 с.
17. Klilir, P.F., Neiunan C.P. Kinematic modeling of wheeled mobile robots // J. Robotic Systms. – 1987. – No. 4. – P. 340.
18. Velasco-Villa, M., del-Muro-Cuellar B., Alvarez-Aguirre A. Smith-predictor compensator for a delayed omnidirectional mobile robot // Proceedings of the 15th Mediterranean Conference on control & Automation, Athene-Greece, 2007.
19. Vazques J.A., Velasco-Villa M. Path-Tracking Dynamical Model Based Control of an Omnidi-rectional Mobile Robot // Proceedings of the 17th World Congress “The International Federation of Automatic Control”, 2008. – P. 5365-5373.
20. Huang H.C., Tsai C.C. Adaptive Trajectory Tracking and Stabilization for Omnidirectional Mobile Robot with Dynamic Effect and Uncertainties // Proceedings of the 17th World Congress “The International Federation of Automatic Control”. – 2008. – P. 5383-5388.
21. Зобова А.А., Татаринов Я.В. Динамика экипажа с роликонесущими колесами // При-кладная математика и механика. – 2009. – Т. 73. – С. 13-22.
22. Нгуен Н.М. Разработка математической модели погрузочно-разгрузочного устройства с всенаправленными колесами // Труды МАИ. – 2012. – № 58. – 22 с.
23. Андреев А.С., Кудашова Е.А., Раков С.Ю. Синтез непрерывного и кусочно-постоянного управления движение колесного мобильного робота // Научно-технический вестник По-волжья. – 2014. – № 5. – С. 97-100.
24. Андреев А.С., Кудашова Е.А. О моделировании структуры управления для колесного робота с омни-колесами // Автоматизация процессов управления. – 2015. – № 2.
– С. 114-121.
25. Колесников А.А. Синергетическая концепция системного синтеза: единство процессов самоорганизации и управления // Известия ТРТУ. – 2006. – № 6 (61). – С. 10-38.

Comments are closed.