Статья

Название статьи НЕЛИНЕЙНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГРУППОЙ РОБОТОВ ВСЕНАПРАВЛЕННОГО ДВИЖЕНИЯ
Автор Г. Е. Веселов, А. А. Скляров, М. Н. Гарсия
Рубрика РАЗДЕЛ III. АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ
Месяц, год 05, 2018
Индекс УДК 681.51
DOI
Аннотация Освещается проблема синтеза нелинейных законов группового управления движением мобильных роботов. В качестве агента группы выбран мобильный робот на колесах всенаправленного движения, так как среди прочих наземных транспортных средств он является наиболее манёвренным и предназначенным для работы в условиях ограниченного пространства, данный тип шасси рассчитан на выполнение задач в складских помещениях. Для учета нелинейных характеристик объекта управления рассмотрены вопросы анализа математической модели мобильной робототехнической платформой. Также, приводится обзор современных методов и подходов к групповому управлению, в частности, рассматривается применение методов оптимизации коллективного поведения, искусственных потенциальных полей, эвристические методы, основанные на распознавании ситуации и выработки соответствующих действий и методы на основе применения нечеткой логики. В работе показано, что при применении данных методов значительную сложность представляет проблема исследования устойчивости полученной замкнутой системы управления. Из ходя из обзора современных методов выделяются основные условиями, предъявляемыми к синтезируемому закону группового управления роботами. Этими условиями являются адаптивность к внешней среде и асимптотически устойчивое движение мобильных роботов к заданной точке пространства с заданным типом строя. 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, который позволяет синтезировать законы управления для сложных нелинейных систем большой размерности без применения процедур линеаризации или других упрощений, поэтому для синтеза синергетического законов группового управления применяется именно этот метод. Применение метода аналитического конструирования агрегированных регуляторов позволяет решить проблему исследования устойчивости полученной замкнутой системы управления, за счет последовательной декомпозиции исходной системы, что и показано в процедуре аналитического синтеза стратегии группового управления мобильными роботами с использованием полных нелинейных моделей движения.

Скачать в PDF

Ключевые слова Групповое управление; математическая модель; синергетическая теория управления.
Библиографический список 1. Avanzini P.P., Royer E., Thuilot B., and Durutin J.-P. Using monocular visual SLAM to manually convoy a fleet of automatic urban vehicles // in Proc. IEEE Int. Conf. Robotics Automation, Karlsruhe, Germany, 2013. – P. 3219-3224.
2. Petrov P. A mathematical model for control of an autonomous vehicle convoy // Trans. syst. Control. – 2008. – Vol. 3, No. 9. – P. 835-848.
3. Antonelli G., Arrichiello F., Caccavale F., and Marino A. Decentralized centroid and formation control for multi-robot systems // in IEEE Int. Conf. Robotics Automation, Karlsruhe, Germany, 2013. – P. 3511-3516.
4. Kitts C.A. and Mas I. Cluster space specification and control of mobile multirobot systems // IEEE/ASME Trans. Mechatronics. – Apr. 2009. – Vol. 14, No. 2. – P. 207-218.
5. Каляев И.А., Гайдук А.Р., Капустян С.Г. Модели и алгоритмы коллективного управления в группах роботов. – М.: Физматлит, 2009. – 278 с.
6. Каляев И.А., Гайдук А.Р., Капустян С.Г. Распределенные системы планирования действий коллективов роботов. – М.: Янус-К, 2002. – 292 с.
7. Барбашова Т.Ф., Кирильченко А.А., Колганов М.А. Некоторые аспекты использования метода потенциалов при управлении мобильными роботами. – М.: Изд-во ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 2004. – 23 с.
8. Рыжова Т.П. Управление коллективом мобильных роботов // Труды международной научно-технической конференции "Экстремальная робототехника". – 2011. – С. 281-287.
9. Gazi V. Swarm Aggregations Using Artificial Potentials and Sliding Mode Control // Proc. of the IEEE Conf. on Decision and Control. – Maui, Hawaii, 2003. – P. 2041-2046.
10. Платонов А.К., Кирильченко А.А., Колганов М.А. Метод потенциалов в задаче выбора пути: история и перспективы // Препринт института прикладной математики имени М.В. Келдыша. – 2001. – № 1. – С. 1-32.
11. Bennet Derek J., Mclnnes Colin R. Distributed control of multi-robot systems using bifurcating potential fields // Robotics and Autonomous Systems. – 2010. – № 58. – P. 256-264.
12. Fierro R., Das A., Spletzer J., Esposito J., Kumar V., Ostrowski J. et al. A Framework and Architecture for Multi-Robot Coordination // Intern. J. of Robotics Research. – 2002.
– Vol. 21, No. 10-11. – P. 977-995.
13. Nicolescu M., Mataric M. Experience-based representation construction: learning from human and robot teachers // Proc. of the IEEE/RSJ Intern. Conf. on Intelligent Robots and Systems.
– 2001. – Vol. 2. – P. 740-745.
14. Parker L. Alliance: An Architecture for Fault Tolerant Multi-Robot Cooperation // IEEE Transactions on Robotics and Automation. – 1998. – Vol. 14, No. 2. – P. 220-240.
15. Bazoula A., Djouadi M., Maaref H. Formation Control of Multi-Robots via Fuzzy Logic Technique // Intern. J. of Computers, Communications & Control. – 2008. – Vol. 3. – P. 179-184.
16. Bazoula A., Maaref H. Fuzzy Separation Bearing Control for Mobile Robots Formation // Intern. J. of Aerospace and Mechanical Engineering. – 2007. – P. 14-19.
17. Benbouabdallah К., Qi-dan Z. A Fuzzy Logic Behavior Controller for a Mobile Robot Path Planning in Multi-obstacles Environment // Research J. of Applied Sciences, Engineering and Technology. – 2013. – Vol. 5 (14). – P. 3835-3842.
18. Bemian S., de Oliveira M., Edan Y., Jamshidi M. Hierarchical Fuzzy Behavior-Based Control of a Multi-Agent Robotic System // Proc. of the 7 l Mediterranean Conf. on Control and Automation (MED). – 1999. – P. 2024-2032.
19. Скляров А.А., Похилина Т.Е. Синтез нелинейного закона управления мобильной робототехнической платформой на колесах Илона // Известия ЮФУ. Технические науки.
– 2017. – № 3 (188). – С. 121-130.
20. Vazques J.A., Velasco-Villa M. Path-Tracking Dynamical Model Based Control of an Omnidirectional Mobile Robot // Proceedings of the 17th World Congress “The International Federation of Automatic Control”, – 2008. – P. 5365-5373.
21. Колесников А.А. Синергетическая теория управления. – М.: Энергоатомиздат, 1994.
– 344 с.
22. Колесников А.А. Синергетическая теория управления: концепции, методы, тенденции развития // Известия ТРТУ. 2001. – № 5 (23). – С. 7-27.
23. Колесников А.А. Синергетическая концепция системного синтеза: единство процессов самоорганизации и управления // Известия ТРТУ. – 2006. – № 6 (51). – С. 10-38.
24. Колесников А.А., Веселов Г.Е., Попов А.Н., Мушенко А.С. и др. Синергетические методы управления сложными системами: механические и электромеханические системы. – М.: КомКнига, 2006. – 304 с.
25. Веселов Г.Е. Синергетический подход к синтезу иерархических систем управления // Известия ТРТУ. – 2006. – № 6 (61). – С. 73-84.
26. Веселов Г.Е. Прикладная теория синергетического синтеза иерархических систем управления // Известия ТРТУ. – 2006. – № 5 (60). – С. 66-76.
27. Веселов Г.Е., Скляров А.А., Скляров С.А. Синергетический подход к управлению беспилотным летательным аппаратом // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2013. – № 5 (142). – С. 65-70.
28. Veselov G.E., Popov A.N., Radionov I.A. Synergetic control of asynchronous electric traction drives of locomotives // Journal of Computer and Systems Sciences International. – July 2014. – Vol. 53, Issue 4. – P. 587-600.
29. Kolesnikov A.A. Introduction of synergetic control // Proc. American Control Conference (ACC-2014), Portland, OR, USA, 4-6 June 2014. – P. 3013-3016. Doi: 10.1109/ACC2014.6859397.
30. Veselov G.E., Popov А.N., Radionov I.A., Mushenko A.S. Adaptive Power Saving Control for Traction Asynchronous Electrical Drive: Synergetic Approach // Proc. IEEE International Energy Conference (EnergyCon 2014), Dubrovnik, Croatia, 13-16 May 2014. – P. 1446-1453. Doi: 10.1109/ENERGYCON.2014.6850613.

Comments are closed.