ТРАЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ МОБИЛЬНЫМ РОБОТОМ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ Известия высших учебных заведений Приборостроение

DOI 10.17586/0021-3454-2021-64-8-608-619
УДК 681.51

ТРАЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ МОБИЛЬНЫМ РОБОТОМ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

Хоанг Д. Т.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; аспирант

Пыркин А. А.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; профессор, декан факультета

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:

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.

Партнеры

ТРАЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ МОБИЛЬНЫМ РОБОТОМ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ