Траекторное управление робототехническими системами в условиях ограничений и неопределенностей

В данном блоке НИР рассматривается задача управления движением мобильного робота по сложной составной кусочно-гладкой траектории, то есть задача перемещения робота в рабочем пространстве по предписанной траектории заданной кусочно-гладкими функциями.

Также была решена задача перемещения робота в рабочем пространстве по предписанной траектории заданной относительно нестационарной внешней среды.

Задачи подобного рода возникают при создании робототехнических систем, функционирующих в условиях присутствия подвижных препятствий, то есть во время движения робота в нестационарном внешнем окружении, планировании движений многоканальных динамических систем, построении систем согласованного управления группой мобильных объектов, а также разработке систем слежения за подвижными объектами.

Для иллюстрации работоспособности синтезированных алгоритмов траекторного управления была выбрана модель колесного мобильного робота. Как объект управления мобильный робот является многоканальной нелинейной динамической системой. Задача, решаемая системой управления подвижного робота, заключается в создании управляющих воздействий, обеспечивающих наперёд заданное перемещение центра масс в рабочем пространстве.

Решение поставленных задач базируется на использовании  дифференциально-геометрических методов нелинейной теории управления. Предложена методика анализа многоканальных систем и процедура синтеза алгоритмов управления, обеспечивающих решение траекторной задачи как задачи стабилизации относительно гладкого отрезка предписанных типовых траектории, таких как прямая и окружность из которых строится желаемая траектория движения, заданная с помощью путевых точек.

Подход к управлению, который используется в работе, предусматривает нелинейное преобразование модели робота к системе задачно-ориентированных координат. Это даёт возможность свести сложную многоканальную задачу управления к ряду простых задач компенсации линейных и угловых отклонений, а затем с помощью стандартных приёмов нелинейной стабилизации найти адекватные законы управления.