DOI 10.17586/0021-3454-2021-64-8-608-619
УДК 681.51
ТРАЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ МОБИЛЬНЫМ РОБОТОМ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; аспирант
Пыркин А. А.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; профессор
Читать статью полностью
Аннотация. Рассматривается задача управления движением мобильного робота вдоль заданной гладкой траектории с желаемой скоростью в условиях неопределенности математической модели. Предложены два алгоритма определения минимального расстояния от робота до траектории: точное аналитическое вычисление и нелинейный наблюдатель, гарантирующий сходимость оценки к истинному значению за сколь угодно малое время. Представлен алгоритм управления движением на основе метода последовательного компенсатора, обеспечивающего ограниченность отклонений робота от заданной траектории.
Ключевые слова: робастное управление, траекторное управление, мобильный робот
Список литературы:
Список литературы:
- Rankin A., Crane C., Armstrong A., Nease A., and Brown H. E. Autonomous path planning navigation system used for site characterization // Proc. of the SPIE 10th Annual Aero Sense Symposium. Orlando, FL, Apr. 1996. Vol. 2738. P. 176—186.
- Barton M. J. Controller Development and Implementation for Path Planning and Following in an Autonomous Urban Vehicle. The University of Sydney, 2001. 153 р.
- Snider J. M. Automatic Steering Methods for Autonomous Automobile Path Tracking. Robotics Institute, Carnegie Mellon University, 2009.
- Coulter R. C. Implementation of the Pure Pursuit Path Tracking Algorithm. Robotics Institute, Carnegie Mellon University, 1990.
- Elbanhawi M., Simic M., Jazar R. The Role of Path Continuity in Lateral Vehicle Control // Procedia Computer Science. 2015. Vol. 60. Р. 1289—1298.
- Raffo G. V., Gomes G. K., Normey-Rico J. E., Kelber C. R., Becker L. B. A predictive controller for autonomous vehicle path tracking // IEEE Trans. Intel. Trans. Syst. 2009. Vol. 10, N 1. Р. 92—102.
- Hoffmann G. M., Tomlin C. J., Montemerlo D., Thrun S. Autonomous Automobile Trajectory Tracking for Off-Road Driving: Controller Design, Experimental Validation and Racing // Proc. of the American Control Conf. 9—13 July 2007. P. 2296—2300.
- Ollero A., Amidi O. Predictive Path Tracking of Mobile Robots. Application to the CMU Navlab // Proc. of 5th Intern. Conf. on Advanced Robotics. 1991. P. 1081—1086.
- Ollero A., Arrue B. C., Ferruz J., Heredia G., Cuesta F., López-Pichaco F., Nogales C. Control and perception components for autonomous vehicle guidance. Application to the ROMEO vehicles // Control Eng. Pract. 1999. Vol. 10, N 7. Р. 1291—1299.
- Ollero A., Garcı́a-Cerezo A., Martinez J. Fuzzy supervisory path tracking of mobile reports // Control Eng. Pract. 1994. Vol. 2, N 2. Р. 313—319.
- Raffo G. V., Gomes G. K., Normey-Rico J. E., Kelber C. R., Becker L. B. A predictive controller for autonomous vehicle path tracking // IEEE Trans. Intel. Trans. Syst. 2009. Vol. 1, N 10. Р. 92—102.
- Bayar G., Bergerman M., Koku A. B. Improving the trajectory tracking performance of autonomous orchard vehicles using wheel slip compensation // Biosystems Engineering. January 2016. Vol. 146, N 2. DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2015.12.019.
- Bayar G., Bergerman M., Koku A. B., Konukseven E. Localization and control of an autonomous orchard vehicle // Comput. Electron. Agric. 2015. Vol. 115. Р. 118—128.
- Tomatsu T., Nonaka K., Sekiguchi K., Suzuki K. Model predictive trajectory tracking control for hydraulic excavator on digging operation // 2015 IEEE Conf. on Control Applications (CCA). 21—23 Sept. 2015. Р. 1136—1141.
- Yamashita A. S., Alexandre P. M., Zanin A. C., Odloak D. Reference trajectory tuning of model predictive control // Control Eng. Pract. 2016. Vol. 50. Р. 1—11.
- Prodan I., Olaru S., Fontes F. A. C. C., Lobo Pereira F., Borges de Sousa J., Stoica Maniu C., Niculescu S.-I. Predictive Control for Path-Following. From Trajectory Generation to the Parametrization of the Discrete Tracking Sequences // Developments in Model-Based Optimization and Control: Distributed Control and Industrial Applications. Springer International Publishing, Cham, 2015. P. 161—181. DOI:10.1007/978-3-319-26687-9_8.
- Canale M., Fagiano L., Ferrara A., Vecchio C. Comparing internal model control and sliding mode approaches for vehicle yaw control // IEEE Trans. Intell. Transp. Syst. 2009. Vol. 10, N 1. Р. 31—41. DOI: 10.1109/TITS.2008.2006772.
- Jung-Min Y., Jong-Hwan K. Sliding mode control for trajectory tracking of nonholonomic wheeled mobile robots // IEEE Trans. Robot. Autom. 1999. Vol. 15, N 3. Р. 578—587.
- Бурдаков С. Ф., Мирошник И. В., Стельмаков Р. Э. Системы управления движением колесных роботов. СПб: Наука, 2001. 232 с.
- Чепинский С. А., Мирошник И. В. Траекторное управление кинематическими механизмами нетривиальной конструкции // Науч.-техн. вестн. СПбГУ ИТМО. 2004. № 3(14). C. 4—10.
- Капитанюк Ю. А., Чепинский С. А. Управление мобильным роботом по заданной кусочно-гладкой траектории // Гироскопия и навигация. 2013. № 2. С. 42—52.
- Miroshnik I. V., Nikiforov V. O. Trajectory motion control and coordination of multilink robots // Proc. of the 13th IFAC World Congress. San-Francisco, 1996. Vol. 29, N 1. Р. 361—366. DOI:10.1016/S1474-6670(17)57688-0.
- Бушуев А. Б., Исаева Е. Г. Морозов С. Н., Чепинский С. А. Управление траекторным движением многоканальных динамических систем // Изв. вузов. Приборостроение. 2009. Т. 52, № 11. С. 50—56.
- Breivik M., Fossen T. I. Principles of guidance-based path following in 2D and 3D // Proc. of the 44th IEEE Conf. on Decision and Control, and the European Control Conf. CDC-ECC '05. Seville, Spain, 2005. Vol. 2005. P. 627—634.
- Lee T., Leok M., McClamroch N. H. Geometric tracking control of a quadrotor UAV on SE(3) // Proc. of the IEEE Conf. on Decision and Control. Atlanta, USA, 2010. P. 5420—5425.
- Бобцов А. А. Робастное управление по выходу линейной системой с неопределенными коэффициентами // Автоматика и телемеханика. 2002. № 11. С. 108—117.
- Бобцов А. А., Николаев Н. А. Синтез управления нелинейными системами с функциональными и параметрическими неопределенностями на основе теоремы Фрадкова // Автоматика и телемеханика. 2005. № 1. С. 118—129.
- Pyrkin A., Bobtsov A., Kolyubin S., Surov M., Shavetov S., Borisov O., Gromov V. Simple Output Stabilization Approach for Robotic Systems // Manufacturing Modelling, Management, and Control. 2013. Vol. 7, N 1. P. 1873—1878.
