Preview

Известия Юго-Западного государственного университета

Расширенный поиск

Автоматизированное проектирование системы управления роботизированной платформы с применением Adams и Matlab

https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-4-217-229

Полный текст:

Аннотация

Цель исследования. Целью данного исследования является оценка возможности разработки и моделирования оптимальной системы управления продольным перемещением робокара по критерию максимального быстродействия путем применения системы виртуального моделирования MSC.Adams и пакета математического моделирования MATLAB.
Методы. Одним из подходов исследования является моделирование систем, при этом в качестве программного средства синтеза виртуальной физической модели робота используется система виртуального моделирования, а для моделирования системы управления применяется пакет прикладных программ для решения задач технических вычислений MATLAB и графическая среда имитационного моделирования Simulink. В качестве метода синтеза системы управления продольным перемещением применяется принцип максимум Понтрягина, а в качестве критерия оптимальности выступает максимальное быстродействие.
Результаты. Представлена структура системы управления роботизированной платформой, разработан оптимальный алгоритм управления и реализован в среде Simulink. Разработана структура системы управления физической моделью с передачей данных в Adams. Приведены и проанализированы кривые разгона и фазовый портрет системы управления моделью при продольном перемещении роботизированной платформы.
Заключение. Как видно из приведенных результатов моделирования, оптимальный позиционный закон управления, реализующий принцип максимума, отрабатывает задание с требуемыми показателями качества. В связи с этим, предложенный алгоритм можно использовать при разработке систем управления продольным перемещением мобильных роботов. Совместное моделирование функционирования виртуального прототипа и системы управления объектом в среде Matlab и Adams позволяет избежать изготовления натурной модели и дает возможность принять во внимание физические свойства объекта без создания аналитической модели.

Об авторах

В. А. Порхало
Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова
Россия

Порхало Василий Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры технической кибернетики

ул Костюкова 46, г. Белгород 308012



В. Г. Рубанов
Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова
Россия

Рубанов Василий Григорьевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технической кибернетики

ул Костюкова 46, г. Белгород 308012



А. Г. Бажанов
Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова
Россия

Бажанов Александр Геральдович, кандидат технических наук, доцент кафедры технической кибернетики

ул Костюкова 46, г. Белгород 308012



О. В. Луценко
Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова
Россия

Луценко Оксана Витальевна, кандидат технических наук, доцент кафедры стандартизации и управления качеством

ул Костюкова 46, г. Белгород 308012



Список литературы

1. Viger I. Features of virtual prototyping technology at all stages of the product lifecycle //CAD/CAM/CAE Observer. 2016. № 8 (108). Р. 48–53.

2. AGV Trajectory Control Based on Laser Sensor Navigation / T. L. Bui , Doan P.T., S.S. Park, H. K. Kim, S. B. Kim // International Journal of Science and Engineering. 2013. Vol. 4(1): 16-20. P. 39–43.

3. Ivanjko E., Petrinić T., Petrović I. Modelling of Mobile Robot Dynamics // EUROSIM 2010, 7th EUROSIM Congress on Modelling and Simulation, Prague, Czech Republic, 06-10.09.2010. Prague, 2010. Vol. 2. 9 p. URL: http://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CCcQFjAA&url=http%3A%2F%2F www.researchgate.net%2Fpublication%2F228561343_ Modelling_of_Mobile_Robot_Dynamics%2Ffile%2F504635256b78692e72.pdf&ei=V7lbU7HuAuGfyQPI8YG4DA&usg=AFQjCNHkX15eujeaVwSrM8F1ueQByAgHJQ&sig2=mx3Ba0ecN3b-6WsJqVJWbQ&bvm=bv.65397613,d.bGE.

4. Dynamic Models of an AGV Based on Experimental Results / J. I. Suárez , B.M. Vinagre, F. Gutierrez, J. E. Naranjo, Y. Q. Chen // 5th Symposium Intelligent autonomous vehicles. Oxford, 2005. Vol. 1. P. 275-280.

5. Рыбин И. А., Рубанов В. Г., Апаршев С. А. Гибридная модель динамики мобильного робота // Математические методы в технике и технологиях – ММТТ-25: сб. трудов XXV Междунар. науч. конф.: в 10 т. / под общ. ред. А. А. Большакова. Волгоград; Харьков, 2012. Т. 10. С. 6–8.

6. Шеховцов Ю. А., Рыбин И. А., Рубанов В. Г. Гибридное моделирование транспортно-складских процессов при использовании робокаров // Математические методы в технике и технологиях – ММТТ-23: сб. трудов XXIII Междунар. науч. конф.: в 12 т. / под общ. ред. В. С. Балакирева. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2010. Т. 5. С. 238–248.

7. Герасимов В.Н., Михайлов Б.Б. Решение задачи управления движением мобильного робота при наличии динамических препятствий // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Приборостроение. Спецвыпуск "Робототехнические системы". 2012. № 6. С.83 – 92.

8. Рыбин И.А., Рубанов В.Г., Дуюн Т.А. Способ исследования движения мобильного робота на стационарной установке удаленного доступа // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2014. № 11. 2014. С.14-21.

9. Зенкевич С.Л., Назарова А.В. Система управления мобильного колесного робота // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. "Приборостроение". 2006. № 3. С.31 – 51.

10. Laumond J.-P., ed. Robot motion planning and control (Lectures Notes in Control and Information Sciences, vol. 229). Berlin, Springer, 1998. 343 p.

11. Human-friendly interaction for learning and cooperation / S. Kristensen, S. Horstmann, J. Klandt, F. Lohner, A. Stopp // Proceedings of the 2001 IEEE International Conference on Robotics and Automation. Seoul, Korea, 2001. P.2590 - 2595.

12. Ulas C., Temeltas H. Multi-Layered Normal Distribution Transform for Fast and Long Range Matching // Journal of Intelligrnt & Robotic Systems. 2013. Vol. 71 (1). P. 85 – 108.

13. Бобырь М.В., Титов В.С. Мягкий нейронечеткий алгоритм управления мобильным роботом // Известия ЮФУ. Технические науки. 2015. №10 (171). С.144 – 157.

14. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Физматиздат, 1969. 384 с.

15. Sethi S.P., Thompson G.L. Optimal control theory: applications to management science and economics. Berlin, Springer, 2005. 521 p.

16. Черноусько Ф.Л., Болотник Н.Н., Градецкий В.Г. Мобильные роботы: проблемы управления и оптимизации движений // сб. трудов. науч. конф. ВСПУ-2014 / Инст. пробл. управ. им. В.А. Трапезникова РАН. Москва, 2014. С. 67–78.

17. Порхало В.А., Рубанов В.Г., Костин С.В. Повышение живучести роботизированных транспортных средств на автоматизированном складе // Математические методы в технике и технологиях: сб. тр. междунар. науч. конф.: в 12 т. / под общ. ред. А.А. Большакова. СПб.: Изд-во политехн. ун-та, 2017. Т.4. 140 с.

18. Рубанов В.Г., Луакурва Дж.П., Порхало В.А. Моделирование динамики движения мобильного робота в среде Matlab // Известия ТулГУ. 2006. № 1. С. 126–134.

19. Bushuev D.A., Kiseleva T. Y., Rubanov V.G. Virtual prototype for co-simulation of hub-motor dynamics with brushless DC motor and elements of fault-tolerant control // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering (Proceedings of International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems MEACS 2018). 560. 012103. 2019: 7 p.

20. Порхало В.А., Бажанов А.Г., Магергут В.З. Информационные представления адаптивного трехпозиционного алгоритма для его аппаратных и программных реализаций // Научные ведомости БГУ. 2011. № 1(96). Вып. 17/1. С. 161–168.


Для цитирования:


Порхало В.А., Рубанов В.Г., Бажанов А.Г., Луценко О.В. Автоматизированное проектирование системы управления роботизированной платформы с применением Adams и Matlab. Известия Юго-Западного государственного университета. 2020;24(4):217-229. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-4-217-229

For citation:


Porkhalo V.A., Rubanov V.G., Bazhanov A.G., Lutcenko О.V. Computer-Aided Design of the Robotic Platform Control System Using Adams and Matlab. Proceedings of the Southwest State University. 2020;24(4):217-229. (In Russ.) https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-4-217-229

Просмотров: 29


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2223-1560 (Print)
ISSN 2686-6757 (Online)