Антошкин С. Б. Система управления автономного робота на основе метода обратных задач динамики / С. Б. Антошкин, М. В. Баканов, В. Н. Сизых // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2019. – Т. 62, № 2. – С. 15–23. – DOI: 10.26731/1813-9108.2019.2(62).15–23
10.26731/1813-9108.2019.2(62).15–23
В статье рассматривается алгоритм ориентации транспортных роботов по акустическому сигналу стационарного маяка или маяка, ведущего транспортное средство. Выделены особенности фильтрации сигнала для известных способов пеленгации. Проанализирован пеленг сигнала при наличии шумов. Разработан и смоделирован алгоритм для одновременного устранения неоднозначности и минимизации погрешностей измерения пеленга. Проанализированы результаты моделирования. Данный алгоритм может быть реализован на относительно несложном и недорогом микропроцессоре. При применении системы как минимум трех маяков возможна модернизация алгоритма для определения координат ведущего робота в рабочем пространстве. Для решения задачи управления ведомым роботом разработана его нелинейная математическая модель, которая реализована в среде программирования MATLAB / Simulink. На основе принципа динамической компенсации обосновывается методика построения пропорциональных с двойным дифференцированием регуляторов ведомого автономного робота. Законы управления колесной парой синтезированы на основе эталонных моделей по простой градиентной схеме метода обратных задач динамики в формулировке П. Д. Крутько для задачи стабилизации (гашения) угловых скоростей движения трехколесного мобильного робота. Разработана имитационная модель управления, включающая блок углового положения и траекторного движения робота, многомерную многосвязную математическую модель углового движения робота, блок регулятора на основе эталонных моделей. Разработана «Simulink-модель» движения ведомого робота за ведущим, выполнен анализ результатов моделирования.
- Подураев Ю.В. Основы мехатроники: Учебное пособие. М. : Станкин, 2000. 80с.
- Воротников С.А. Информационные устройства робототехнических систем. М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 384 с.
- Автономные подводные роботы: системы и технологии/ М.Д. Агеев, Л.В. Киселев, Ю.В. Матвиенко и др.; Ин-т проблем морских технологий. М. : Наука. 2005. 398 с.
- Радиотехнические системы / Ю.П. Гришин, В.П. Ипатов, Ю.М. Казаринов и др. М. : Высш. шк., 1990. 496 с.
- Сизых В.Н., М.В. Баканов Математическая модель для адаптивного управления трёхколёсным мобильным роботом // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство : материалы междунар. науч.-практ. конф. СПб. : СПбФ НИЦ МС, 2018. № 1. С. 9–18.
- Методы классической и современной теории автоматического управления. Т.3: Синтез регуляторов систем автоматического управления / под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 616 с.
- Ang A.H., Chong G., Li Y.PID control system analysis, desing and technology / IEEE Trans. on Control Syst. Tech., 2005. Vol. 13. № 4. P. 559–576.
- Astom K.J., Hagglunk T. Advanced PID control // Instrumentation, Systems and Automation Society, 2006. 406 p.
- Quevedo J., Escobet T. Digital control: past, present and future of PID control // Proc. IFACWorkshop. Terassa, Spain, Apr. 5-7, 2000.
- Булгаков В.В., В.С. Кулабухов Сравнительный анализ формализованных методов синтеза регулятора следящей системы // Приборы. 2013. № 1 (151). С. 39–44.
- Ким Д.П. Алгебраический метод синтеза линейных непрерывных систем управления // Мехатроника, автоматизация, управление. 2011. № 1. С. 9–15.
- Ziegler J.G., Nichols N.B. Optimum setting for automatic controllers. // Trans. ASME. 1942. Vol. 64. Р. 759–768.
- Farhan A.S. New efficient model-based PID design method // European Scientific Journal Edition. 2013. Vol. 9, № 15. P. 181–190.
- Сизых В.Н., Мухопад А.Ю. Ассоциативный автомат адаптивного управления технологическими процессами на основе нейронных сетей // Науч. вестн. Новосиб. гос. техн. ун-та. 2014. № 1 (54). С. 34–45.
- Агеев А.М. Сизых В.Н. Синтез оптимальных регуляторов системы управления самолетом через решение обратной задачи АКОР // Науч. вестн. Новосиб. гос. техн. ун-та. 2014. № 3 (56). С. 7–22.
- Leva A., Cox C., Ruano A. Hands-on PID autotuning: a guide to better utilization – IFAC Professional Brief // International Federation of Automatic Control. URL: http://www.ifac-control.org.
- Изерман Р. Цифровые системы управления. М. Мир, 1984. 541 с.
- Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления / под ред. Н.Д. Егупова М. : Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002. 744 с.
- Ротач В.Я. Теория автоматического управления // М. : МЭИ, 2004. 400 с.
- Сизых В.Н., Баканов М.В. Алгоритмическое обеспечение адаптивной системы управления автономным мобильным роботом // Информационные системы контроля и управления в промышленности и на транспорте : сб. науч. тр. Вып. 27. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2017. С. 33–47.