Алгоритм управления траекторией колёсного мобильного робота
Введение
Мобильные роботы стали вездесущими в нашей повседневной жизни. От автономных автомобилей до роботов-доставщиков, они являются неотъемлемой частью нашего общества. Одним из наиболее важных аспектов этих роботов является их способность безопасно и эффективно перемещаться по окружающей среде. Траекторное управление – это процесс определения пути и скорости движения робота для достижения определенного пункта назначения, избегая при этом препятствий. Оно играет жизненно важную роль в безопасности робота и успешном выполнении его задач. Это фундаментальная проблема в робототехнике, которая изучается уже несколько десятилетий. Задачи траекторного управления можно разделить на два типа: с открытым контуром и с закрытым контуром. При управлении по разомкнутой траектории робот программируется на следование по заранее заданному пути. Этот метод прост и требует минимальных вычислительных ресурсов. Однако он не подходит для сложных сред, где роботу необходимо избегать препятствий.
Содержание
Введение
Система автоматического управления в задаче траекторного управления
Математическое моделирование системы
1 Кинематика мобильного робота в задаче траекторного управления
2 Динамическая модель мобильного робота
Система управления мобильного двухколёсного робота
Система управления четырёхколёсного робота
Заключение
Список использованных источников
Список использованных источников
1. Nielsen C., Fulford C., Maggiore M. Path following using transverse feedback linearization // Application to a maglev positioning system American Control Conference. ACC '09. 2009. P. 3045–3050.
2. Юревич Е.И. Основы робототехники: учеб. пособие. – 4-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2017. – 304 с.: ил.
3. Власов С. М. и др. Бесконтактные средства локальной ориентации роботов //СПб: Университет ИТМО. – 2017. – 169 с.
4. Мирошник И.В. Согласованное управление многоканальными системами. Л.: Энергоатомиздат (ЛО), 1990. 128 с.
5. Мирошник И.В. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами / И.В. Мирошник, В.О. Никифоров, А.Л. Фрадков, СПб: Наука, 2000. 549 с.
6. Капитанюк Ю.А., Чепинский С.А. Управление мобильным роботом по заданной кусочно-гладкой траектории // Гироскопия и навигация. 2013. № 2. С. 42–52.
7. Капитанюк Ю.А. Траекторное управление мобильным роботом в изменяющейся среде / Капитанюк Ю.А., Чепинский С.А. // Материалы докладов ХIV Конференции молодых ученых «Навигация и управление движением» / Под общей ред. В.Г. Пешехонова и О.А. Степанова (научный редактор). Санкт-Петербург, 2012. С. 506–512.
8. Данилов, П. Е. Теория электропривода / П. Е. Данилов, В. А. Барышников, В. В. Рожков – Directmedia, 2018. – 416 c.
9. Пятибратов, Г. Я. Моделирование электромеханических систем: учеб. пособие/ Г. Я. Пятибратов, Д. В. Барыльник // Юж. Рос. гос. политехн. ун-т.-Новочеркасск: Изд-во ЮРГПУ. – 2013. – 103 c.
10. Чиликин, М. Г. Теория автоматизированного электропривода: учебное пособие / М. Г. Чиликин, В. И. Ключев, А. С. Сандлер – Энергия, 1979. – 616 с., ил.
11. Борцов, Ю. А. Автоматизированный электропривод с упругими связями / Ю. А. Борцов, Г. Г. Соколовский // СПб.: Энергоатомиздат. – 1992. – Т. 4. – 288 с.
Для автономного движения мобильного робота он должен содержать подсистемы регулирования и слежения. Подсистема регулирования позволяет формировать управляющие воздействия для сведения к минимуму рассогласования, а подсистема слежения требуется для отслеживания результирующего состояния системы, к которому приводят данные управляющие воздействия, что как правило используется для формирования обратной связи. Управляющие воздействия подсистемы регулирования могут быть определены как разница между заданным состоянием системы и текущим. В разомкнутых системах нет подсистемы для определения текущего состояния и, соответственно, обратной связи. Стоит обратить также внимание, что автоматические системы, в отличии от автоматизированных, не управляются извне, но некоторые внешние управляющие воздействия в них могут иметь место ввиду необходимости дополнительной настройки и т.п.Из приведенного выше следует, что система автоматического управления действует с использованием регулятора, который может быть представлен системой слежения и системой регулирования – система слежения определяет «реальное состояние» на основании получаемых с датчиков данных, а система регулирования задает управляющие воздействия, подаваемые на движетели мобильного робота (непрямое регулирование, т.е. управление посредством некоторого вспомогательного исполнительного механизма, например, электродвигателя).