Программное управление поступательно-вращательными перемещениями одноосного колёсного модуля

Теоретическая механика


Авторы

Черноморский А. И.*, Курис Э. Д.**, Мельников В. Е.***

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: chernomorsсky@yandex.ru
**e-mail: ekuris@mail.ru
***e-mail: ve_melnik@mail.ru

Аннотация

В работе рассмотрено аналитическое решение задачи формирования управляющих моментов приводных двигателей колёс одноосного колесного модуля (ОКМ). Предложены простые алгоритмы формирования этих моментов, которые обеспечивают квазиоптимальное по времени программное управление перемещениями ОКМ из начальной точки горизонтальной подстилающей поверхности в конечную при заданных в этих точках его стационарных положениях. Использована неголономная модель модуля, адекватность которой подтверждена результатами экспериментальных исследований. Проведена сравнительная оценка времён перемещения модуля по двум характерным траекториям.

Ключевые слова

одноосный колесный модуль, стационарные положения, аналитическое решение, программное управление, моменты

Библиографический список

  1. Nguyen H.G., Morrell J., Mullens K., Burmeister A., Miles S., Farrington N., Thomas K., Gage D.W. Segway Robotic Mobility Platform // Mobile Robots XVII, Philadelphia, PA, October 27-28, 2004, pp. 207 – 220.

  2. Белотелов В.Н., Мартыненко Ю.Г. Управление пространственным движением перевернутого маятника, установленного на колесной паре // Известия РАН. Механика твердого тела. 2006. № 6. С. 10 – 28.

  3. Agrawal S., Franch J., Pathak K. Velocity control of a wheeled inverted pendulum by partial feedback linearization // 43rd IEEE Conf. on Decision and Control. Unevercity of Delaware. Newark. USA, 2004, pp. 3962 – 3967.

  4. Castelnovi M., Arkin R., Collins T.R. Reactive Speed Control Based on Terrain Roughness Detection // DARPA MARS Segway Workshop, September 23, 2003, pp. 891 – 896.

  5. Regmi A., Sandoval R., Byrne R., Tanner H., Abdallah C.T. Experimental Implementation of Flocking Algorithms in Wheeled Mobile Robots // American Control Conference, June 8-10, 2005. Portland, OR, USA, vol. 7, pp. 4917 – 4922.

  6. Гришин А.А., Ленский А.В., Охоцимский Д.Е., Панин Д.А., Формальский А.М. О синтезе управления неустойчивым объектом. Перевёрнутый маятник // Известия РАН. Теория и системы управления. 2002. № 5. С. 14 – 24.

  7. Pathak K., Franch J., Sunil K. Velocity Control of a Wheeled Inverted Pendulum by Partial Feedback Linearization // 43rd IEEE Conference on Decision and Control, 2004, vol. 4, pp. 3962-3967.

  8. Martynenko Y. Motion control of mobile wheeled robots // Journal of Mathematical Sciences, 2007, vol. 147, no. 2, pp. 6569 – 6606.

  9. Kim Y., Kim S.H., Kwak Y.K. Improving driving ability for a two-wheeled inverted-pendulum-type autonomous vehicle. Proc. IMechE. Vol. 220 Part D. // J. Automobile Engineering, 2006, pp. 165 – 175.

  10. Grepl R. Balancing Wheeled Robot: Effective Modelling, Sensory Processing And Simplified Control // Engineering MECHANICS, 2009, vol. 16, no. 2, pp. 141 – 154.

  11. Кузнецов И.М., Пронькин А.Н., Веремеенко К.К. Навигационный комплекс аэропортового транспортного средства // Труды МАИ. 2011. № 47. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=26966

  12. Алёшин Б.С., Черноморский А.И., Фещенко С.В. и др. Ориентация, навигация и стабилизация одноосных колесных модулей. – М.: Изд-во МАИ, 2012. – 271 c.

  13. Сачков Г.П., Фещенко С.В., Черноморский А.И. Устойчивость и стабилизация движения одноосной колёсной транспортной платформы // Известия РАН. Механика твердого тела. 2008. № 4. С. 24 – 38.

  14. Максимов В.Н., Черноморский А.И. Система управления неголономным одноосным колесным модулем для мониторинга геометрических параметров аэродромных покрытий // Известия РАН. Теория и системы управления. 2015. № 3. С. 156 – 167.

  15. Алешин Б.С., Максимов В.Н., Черноморский А.И., Плеханов В.Е. Измерительная комплексная навигационная система одноосного колёсного модуля // Измерительная техника. 2012. № 19 (4). С. 120 – 128.

  16. Черноморский А.И., Максимов В.Н., Плеханов В.Е. Микромеханическая курсовертикаль одноосного колёсного модуля // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 18. № 3. С. 170 – 176.

  17. Алешин Б.С., Курис Э.Д., Лельков К.С., Максимов В.Н., Черноморский А.И. Управление угловой ориентацией платформы одноосного колесного модуля при его произвольном движении по подстилающей поверхности // Известия РАН. Теория и системы управления. 2017. № 1. С. 150 – 160.

  18. Алешин Б.С., Максимов В.Н., Михеев В.В., Черноморский А.И. Стабилизация в плоскости горизонта двухстепенной платформы одноосного колесного модуля, перемещающегося по заданной траектории на подстилающей поверхности // Известия РАН. Теория и системы управления. 2017. № 3. С. 119 – 135.

  19. Белотелов В.Н., Голован А.А., Гришин А.А., Жихарев Д.Н., Ленский Л.В., Пахомов В.Б. Математические модели алгоритмы управления движением мобильного робота. – М: МГУ им. М.В. Ломоносова, Препринт № 63, 2001. – 48 с.

  20. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. – М: Наука, 1969. – 408 с.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход