Учет фазовых ограничений при интенсивном разгоне мобильного робота и его движении в режиме дрифта

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Решена задача об эффективном управлении тягой полноприводного колесного робота после резкого поворота из-за внезапного появления на пути протяженного препятствия. При этом предполагается, что в процессе управления корпус параллелен препятствию, а передние колеса выровнены. Требуется обеспечить разгон вдоль препятствия и одновременно избежать бокового столкновения с ним. В основу решения положен так называемый закон линейного тангенса, адаптированный к учету фазовых ограничений. На конечном интервале времени получена скорость вращения колес во время бокового движения в режиме дрифта и последующего разгона на грани проскальзывания по прямой, которая находится максимально близко к границе препятствия. Также приведена соответствующая траектория. Исследована зависимость развиваемой в конце маневра продольной скорости от начального расстояния до препятствия и времени маневра. Определены левосторонние пределы углового ускорения колес и мощности в конце участка движения с проскальзыванием. Проведено сравнение найденной траектории с некоторыми другими траекториями, состоящими из криволинейного и прямолинейного участков. В результате численных расчетов показано, что она более эффективна.

Об авторах

С. А. Решмин

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: reshmin@ipmnet.ru

член-корреспондент РАН

Россия, Москва

М. Т. Бектыбаева

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН; Российский университет дружбы народов

Email: madi8991@mail.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Борисов А.В., Мамаев И.С., Килин А.А. Избранные задачи неголономной механики. М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2005. 289 с.
  2. Девянин Е.А. О движении колесных роботов / Доклады научной школы-конференции «Мобильные роботы и мехатронные системы». М., 1998. С. 169–200.
  3. Каленова В.И., Карапетян А.В., Морозов В.М., Салмина М.А. Неголономные механические системы и стабилизация движения // Фундаментальная и прикладная математика. 2005. Т. 11. № 7. С. 117–158.
  4. Мартыненко Ю.Г., Ленский А.В., Кобрин А.И. Декомпозиция задачи управления мобильным одноколесным роботом // Мобильные роботы: робот-колесо и робот-шар / Сб. работ под ред. А.В. Борисова и др. М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2013. С. 205–209.
  5. Мартыненко Ю.Г., Формальский А.М. К теории управления моноциклом // ПММ. 2005. Т. 69. Вып. 4. С. 569–583.
  6. Формальский А.М. Управление движением неустойчивых объектов. М.: Физматлит, 2012. 232 с.
  7. Журавлев В.Ф. О плоских автоколебаниях колеса на консольной подвеске // Изв. РАН. МТТ. 2012. № 2. С. 3–8.
  8. Журавлев В.Ф., Климов Д.М., Плотников П.К. Новая модель шимми // Изв. РАН. МТТ. 2013. № 5. C. 13–23.
  9. Журавлев В.Ф., Розенблат Г.М. О колебаниях колесного экипажа при наличии трения // ДАН. 2011. Т. 436. № 5. С. 627–630.
  10. Журавлев В.Ф., Розенблат Г.М. О неустойчивости экипажа в вертикальной плоскости при прямолинейном движении с учетом сил трения // Изв. РАН. МТТ. 2011. № 4. С. 3–17.
  11. Решмин С.А. Анализ условий потери тяги транспортного средства при интенсивном старте // Изв. РАН. ТиСУ. 2019. № 3. С. 24–33. doi: 10.1134/S000233881903017X
  12. Решмин С.А. Качественный анализ нежелательного эффекта потери силы тяги транспортного средства во время интенсивного старта // ДАН. 2019. Т. 484. № 3. С. 289–293. doi: 10.31857/S0869-56524843289-293
  13. Бутарович Д.О., Косицын Б.Б., Котиев Г.О. Метод разработки энергоэффективного закона управления электробусом при движении по городскому маршруту // Труды НАМИ. 2017. № 2. С. 16–27.
  14. Косицын Б.Б. Экспериментальное исследование энергоэффективного закона управления движением электробуса на городском маршруте // Журнал автомобильных инженеров. 2017. № 5. С. 15–23.
  15. Косицын Б.Б., Чжэн Х., Газизуллин Р.Л. Модернизация управляющей и измерительной систем стенда “Грунтовый канал” и разработка математической модели движения колеса в условиях стенда // Труды НАМИ. 2021. № 1. С. 25–34. doi: 10.51187/0135-3152-2021-1-25-34
  16. Брайсон А., Хо Ю-ши. Прикладная теория оптимального управления. М.: Мир, 1972. 544 с.
  17. Афанасьев В.Н., Колмановский В.Б., Носов В.Р. Математическая теория конструирования систем управления. М.: Высшая школа, 2003. 614 с.
  18. Деменков Н.П. Оптимальное управление в классическом вариационном исчислении. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 133 с.
  19. Охоцимский Д.Е., Энеев Т.М. Некоторые вариационные задачи, связанные с запуском искусственного спутника Земли // УФН. 1957. Т. 63. № 1. С. 5–32.
  20. Исаев В.К. Принцип максимума Л.С. Понтрягина и оптимальное программирование тяги ракет // Автомат. и телемех. 1961. Т. 22. Вып. 8. С. 986–1001.
  21. Розенблат Г.М. Об оптимальном повороте твердого тела при помощи внутренних сил // Докл. РАН. Математика, информатика, процессы управления. 2022. Т. 505. № 1. С. 92–99. doi: 10.31857/S2686954322040154
  22. Бектыбаева М.Т., Решмин С.А. Методика решения задач оптимального управления механическими системами при ограничении на модуль управляющей силы // Modern European Researches. 2023. № 1 (Т. 1). С. 38–44.
  23. Решмин С.А. Оптимальное управление силой тяги при скоростном маневрировании в условиях сухого трения // ПММ. 2023. Т. 87. Вып. 4. С. 604–617.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024