کنترل مدلغزشی تطبیقی برای ردیابی مسیر ربات‌های متحرک غیرهولونومیک در حضور نامعینی و اغتشاش خارجی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران

چکیده

در این مطالعه، مسئله ردیابی مسیر مرجع توسط ربات متحرک با قیود غیرهولونومیک مورد بررسی قرار گرفته است. قوانین کنترلی در دو بخش طراحی خواهند شد. در بخش اول یک کنترل‌کننده سینماتیکی پایدارساز، با هدف کنترل خطاهای مکانی و زاویه­ای ربات طراحی می‌شود. سپس در بخش دوم، یک کنترل‌کننده دینامیکی با استفاده از مقادیر مطلوب سرعت محاسبه شده در کنترل‌کننده سینماتیکی، مقادیر مناسب برای گشتاورهای اعمالی در چرخ­ها بدست می‌آید. قوانین کنترلی دینامیکی به روش کنترل مد لغزشی تطبیقی طراحی می‌شوند. ویژگی بخش تطبیقی طراحی شده این است که  به صورت برخط و با توجه به شرایط لحظه‌ای به صورت تحلیلی به روش لیاپانوف تعیین خواهد شد. در نهایت نتایج شبیه‌سازی جهت بررسی رفتار سیستم کنترل پیشنهادی برای ردیابی مسیر مرجع در حضور نامعینی­ها و اغتشاش ارائه شده­ است. برای ارزیابی بهتر عملکرد سیستم کنترل پیشنهادی، نتایج بدست آمده با نتایج شبیه­سازی حاصل از پاسخ کنترل­کننده غیرخطی مد لغزشی مقایسه شده است. نتایج نشان می­دهد که سیستم کنترلی پیشنهادی عملکرد مناسبی در برابر اثرات غیرخطی، نامعینی­ها و اغتشاش دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Brockett     R W, Millman R S, Sussmann  H J. Asymptotic stability and feedback stabilization. Differential Geometric Control Theory, Boston MA: Birkhuser.1983,181–191.
  •     Amer N H, Zamzuri H, Hudha K, Kadir, Z A. Modelling and Control Strategies in Path Tracking Control for Autonomous Ground Vehicles: A Review of State of the Art and Challenges, J. Intell. Robot. Syst. Theory Appl. 2017, 86: 225–254.
  • Oriolo G, Luca A, and Vandittelli M. WMR control via dynamic feedback linearization: Design, implementation, and experimental validationv, IEEE Trans. Control Syst. Technol. 2002,10: 835–852.
  • Keymasi  Khalaji  A, Ali S, and Moosavian A. Dynamic modeling and tracking control of a car with n trailers, J. Multi-body Syst. Dyn. 2016, 37: 211–225.
  •  Zhang J,    Meng   H,  and  Sun Z. Variable  gain  based composite  trajectory  tracking control  for 4-wheel skid-steering mobile robots  with  unknown  Control  Eng  Pract, 2023, 12:105428.
  • Keymasi Khalaji      A, Ali S, and Moosavian A. Adaptive sliding mode control of a wheeled mobile robot towing a trailer,” Proc. Institut. Mech. Eng., I: J. Syst. Control Eng. 2015, 229: 169–183.
  • Abdolahi  Y, Yousefi S, Tavoosi J. A New Self-Tuning Nonlinear Model Predictive Controller for Autonomous Vehicles,” Complexity, 2023, 10: 8720849.
  •    Mirzaeinejad H, and Shafei A. M. Modeling and trajectory tracking control of a two-wheeled mobile robot: Gibbs–Appell and prediction-based approaches, Robotica, 2018, 36,10: 1-20.
  • Sun Z, Hu S, Xie H, Li H, Zheng J, Chen, B. Fuzzy adaptive recursive terminal sliding mode control for an agricultural omnidirectional mobile robot”, Comput. Electr. Eng. 2023,105: 108529.
  • Afaq M Z, Jebelli A, Ahmad R. An Intelligent Thermal Management Fuzzy Logic Control System Design and Analysis Using ANSYS Fluent for a Mobile Robotic Platform in Extreme Weather Applications, J. Intell. Robot. Syst, 2023, 107, 11.
  •   Keymasi  Khalaji  A, and Jalalnezhad M. Control of a wheeled robot in presence of sliding of wheels using adaptive backstepping method. Modares Mechanical Engineering, 2018, 18, 4: 144-152.
  •   Wu X, Jin P, Zou T, Qi Z, Xiao H, Lou P. Backstepping Trajectory Tracking Based on Fuzzy Sliding Mode Control for Differential Mobile Robots. Journal of Intelligent & Robotic Systems, 2019, 96: 109–121.
  •   Yijun G, Li Y, Jianming X. Robust Finite-Time Trajectory Tracking Control of Wheeled Mobile Robots with Parametric Uncertainties and Disturbances. Journal of Systems Science and Complexity, 2019, 32: 1358–1374.
  • Liu K, Gao H, Ji  H, Hao Zh. Adaptive Sliding Mode Based Disturbance Attenuation Tracking Control for Wheeled Mobile Robots. International Journal of Control, Automation and Systems, 2020, 18: 1-11.
  • Wang G, Zhou  Ch, Yu Yu, Liu X. Adaptive Sliding Mode Trajectory Tracking Control for WMR Considering Skidding and Slipping via Extended State Observer. Energies, 2019,12,17: 1-16.
  • Wang J, Zhu P, He B, Deng G, Zhang Ch, Huang X. An Adaptive Neural Sliding Mode Control with ESO for Uncertain Nonlinear Systems. International Journal of Control, Automation and Systems,2021, 19: 1-11.
  • Mirzaeinejad H. Optimization-based nonlinear control laws with increased robustness for trajectory tracking of non-holonomic wheeled mobile robots. Transportation Research Part C, 2019,101: 1–17.
  • Amer N.H, Zamzuri H, Hudha K, Kadir Z A. Modelling and Control Strategies in Path Tracking Control for Autonomous Ground Vehicles: A Review of State of the Art and Challenges, J. Intell. Robot. Syst. Theory Appl. 2017 86: 225–254.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار