Синтез системи керування рухом мобільного робота за заданою траєкторією. Частина 1. Керування одноколісним роботом

Abstract

Об'єкт роботи – процес керування рухом мобільного робота. Предмет роботи – система керування рухом мобільного робота. Мета роботи – синтез моделі системи керування рухом мобільного робота. Проведено аналіз типів мобільних роботів та сфер їх застосування. Показані конструкції одноколісних мобільних роботів, що підтверджує актуальність керування ними. Розроблено ієрархічну структуру системи керування рухом мобільного робота, в якій навігаційна підсистема планує бажану траєкторію, а підтримання руху нею забезпечується за допомогою зворотного зв’язку. Побудована кінематична модель руху одноколісного мобільного робота, що ураховує обмеження на рух колеса. На основі розробленої кінематичної моделі синтезовано регулятор для керування рухом одноколісного мобільного робота заданою траєкторією. В якості координат стану обрано помилки положення та орієнтації робото щодо заданої траєкторії. На підставі отриманої математичної моделі у пакеті Simulink побудована комп’ютерна модель робота з системою керування рухом. Результати моделювання для різних коефіцієнтів загасання системи ( = 0,707 та  = 1) та початкових умов показують, що робот виходить на бажану траєкторію навіть при значних початкових відхиленнях від неї, в тому числі коли він спочатку розвернутий на 180, що свідчить про ефективності розробленого регулятора.