Preview

Известия Юго-Западного государственного университета

Расширенный поиск

Управление поворотами мобильного робота, подобного автомобилю

https://doi.org/10.21869/2223-1560-2021-25-4-134-144

Аннотация

Цель исследования. Целью данной работы является решение задачи синтеза подсистемы автоматического управления поворотами автономного, мобильного робота, подобного автомобилю (авторобота). Основная сложность решения этой задачи обусловлена неаддитивностью по управлению нелинейной математической модели, описывающей изменения направления движения авторобота.

Методы. Решение задачи получено на основе нового алгебраического полиномиально-матричного метода синтеза с применением квазилинейной модели. Предложенный подход позволяет получить аналитическое решение задачи синтеза систем управления, в том числе, и нелинейными неаддитивными объектами. Квазилинейная модель авторобота построена на основе нелинейных уравнений в переменных состояния.

Результаты. В данной статье показана возможность решения задачи синтеза дискретных систем управления неаддитивными нелинейными объектами. На основе нелинейных уравнений, описывающих повороты авторобота, которые являются неаддитивными по управлению, получена соответствующая квазилинейная модель. На основе этой модели синтезирована дискретная система управления поворотами автономного авторобота. Результаты компьютерного моделирования подтверждают работоспособность системы управления поворотами авторобота в автономном режиме.

Заключение. В работе синтезирована подсистема управления поворотами авторобота, которая обеспечивает требуемые изменения направления его движения, заданные некоторой временной программой. Показано, что алгебраический полиномиально-матричный метод синтеза систем управления с применением квазилинейных моделей позволяет синтезировать дискретные системы управления неаддитивными по управлению объектами. Для построения квазилинейных моделей нелинейных объектов необходимо, чтобы нелинейности объектов были дифференцируемыми по всем своим аргументам.

Об авторах

А.Э.А. Кабалан
Южный федеральный университет, Институт радиотехнических систем и управления
Россия

 Кабалан А.Э.А., аспирант 

пер. Некрасовский, д. 44, г. Таганрог 347922 



А. Р. Гайдук
Южный федеральный университет, Институт радиотехнических систем и управления
Россия

 Гайдук Анатолий Романович, профессор 

пер. Некрасовский, д. 44, г. Таганрог 347922



Н. Абу Хамдан
Южный федеральный университет, Институт радиотехнических систем и управления
Россия

 Абу Хамдан Н., аспирант 

пер. Некрасовский, д. 44, г. Таганрог 347922 



Список литературы

1. Wang B., Qian C., Chen Q. A Dynamics Controller Design Method for Car-like Mobile Robot Formation Control // MATEC Web of Conferences (EECR 2018). Vol. 160, Article No. 06003.

2. Sayyaadi H., Kouhi H., Salarieh H. Control of car-like (wheeled) multi robots for following and hunting a moving target // Scientia Iranica. 2011. Vol. 18. Is. 4. P. 950-965.

3. Синтез системы управления движением группы мобильных роботов в условиях неопределенности / А.Р. Гайдук, И.А. Каляев, С.Г. Капустян, И.О. Шаповалов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2018; 22(4): 112-122. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2018-22-4-112-122.

4. Chen X., Jia Y., Adaptive leader-follower formation control of non-holonomic mobile robots using active vision // IET Control Theory Applications. 2015. Vol. 9. Iss. 8. P. 1302-1311.

5. Разработка конструкции шагающего робота ANYWALKER / И.В. Рядчиков, С.И. Сеченев, А.А. Свидлов, А.Э. Бирюк, А.С. Прутский, А.А. Гусев, Е.В. Никульчев. М., 2019. С. 1215-1219.

6. Egerstedt M., Hu X., Stotsky A. Control of a car-like robot using a virtual vehicle approach // Proceedings of the 37th IEEE Conference on Decision and Control. 1998. Vol. 2. P. 1502-1507.

7. Huang S-J, Lin G-Y. Parallel auto-parking of a model vehicle using a self-organizing fuzzy controller // Proceedings IMechE. 2010. Vol. 224. P. 997-1012.

8. Daxwanger W.A., Schmidt G.K. Skill-Based Visual Parking Control Using Neural and Fuzzy Networks // IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics. Intelligent Systems for the 21st Century.1995. Vol. 2. P. 1659-1664.

9. Hameed A. Intelligent Coverage Path Planning for Agricultural Robots and Autonomous Machines on Three-Dimensional Terrain // J. Intell. Robot Syst. 2014. Vol. 74. P. 965-983.

10. Gaiduk A., Medvedev M., Pshikhopov V. Selectively Invariant Control Systems Design of the Unmanned Mobile Robots' Movement // International Conference on Electrical, Computer, Communications and Mechatronics Engineering (ICECCME), Mauritius, 2021. Article No. 10. P. 1-5.

11. Кабалан А.Э.А., Гайдук А.Р. Построение квазилинейной модели мобильного робота на основе CGA-модели // Проблемы автоматизации. Региональное управление. Связь и автоматика (ПАРУСА-2019): сборник трудов VIII Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (Геленджик, 6– 8 ноября): в 2 т. / Южный федеральный университет; сост. Ю.Б. Щемелева, С.В. Кирильчик. Ростов-на-Дону; Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2019. Т. 1. С. 91-95.

12. Кабалан А.Э.А., Гайдук А.Р. Преобразование модели автономного робота // Математические методы в технологиях и технике. Научный журнал. 2021. Т. 7. С. 27-30.

13. Sharma B., Vanualailai J., Chand U. Flocking of Multi-agents in Constrained Environments // European Journal of Pure and Applied Mathematics. 2009. Vol. 2. No. 3. P. 401-425.

14. Gaiduk A.R., Stojković N.M., Plaksienko E.A. Analytical design of nonlinear control systems // FACTA UNIVERSITATIS. Series: Automatic Control and Robotics. 2016. Vol. 13, No. 4. P. 61-68.

15. Гайдук А.Р. Непрерывные и дискретные динамические системы. М.: УМ и ИЦ «Учебная литература», 2004. 252 с.

16. Гайдук А.Р. К синтезу квазилинейных гурвицевых систем управления // Труды СПИИРАН. 2019. Т. 18(3). С. 678-705.

17. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1988. 552 с.


Рецензия

Для цитирования:


Кабалан А., Гайдук А.Р., Абу Хамдан Н. Управление поворотами мобильного робота, подобного автомобилю. Известия Юго-Западного государственного университета. 2021;25(4):134-144. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2021-25-4-134-144

For citation:


Kabalan A., Gaiduk A.R., Hamdan N. Controlling the Turning of a Mobile Car-like Robot. Proceedings of the Southwest State University. 2021;25(4):134-144. (In Russ.) https://doi.org/10.21869/2223-1560-2021-25-4-134-144

Просмотров: 139


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


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