Xây dựng bộ điều khiển mặt trượt động điều khiển bam quỹ đạo cho robot tự hành đa hướng bốn banh Mecanum
512 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.FEE.2022.41-49Từ khóa:
Robot tự hành; Bánh xe mecanum; Điều khiển trượt; Điều khiển mặt trượt động.Tóm tắt
Bài báo trình bày xây dựng thuật toán điều khiển mặt trượt động (DSC) áp dụng cho đối tượng Robot tự hành đa hướng bốn bánh Mecanum (FMWR). Trong bài báo chúng tôi xây dựng mô hình toán học gồm: phương trình động học và động lực học cho FMWR dựa trên phương trình Lagrange, từ đó đề xuât thuật toán điều khiển mặt trượt động cho FMWR. Tính ổn định của hệ thống được chứng minh theo Lyapunov. Các kết quả mô phỏng với thuật thuật toán DSC đề xuất so với các bộ điều khiển PID, Điều khiển trượt (SMC) cho thấy tính kháng nhiễu và chất lượng điều khiển tốt hơn.
Tài liệu tham khảo
[1]. D. Swaroop, J. K. Hedrick, P. P. Yip, and J. C. Gerdes “Dynamic Surface Control for a Class of Nonlinear Systems”, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 45, No. 10 (2000). DOI: https://doi.org/10.1109/TAC.2000.880994
[2]. Bongsob Song, Adam Howell, and Karl Hedrick, “Dynamic Surface Control Design for a Class of Nonlinear Systems”, Proceedings of the 40th IEEE Conference on Decision and Control Orlando, Florida USA (2001).
[3]. Ching-Chih Tsai, Li-Bin Jiang, Tai-Yu Wang, Tung-Sheng Wang, “Kinematics Control of an Omnidirectional Mobile Robot”, Proceedings of 2005 CACS Automatic Control Conference Tainan, Taiwan (2005).
[4]. Bruce, J. R., “Real-time motion planning and safe navigation in dynamic multi-robot environments,” Carnegie-Mellon Univ Pittsburgh Pa School of Computer Science (2006).
[5]. Purwin, O., & D’Andrea, R., “Trajectory generation and control for four wheeled omnidirectional vehicles,” Robotics and Autonomous Systems, Vol. 54, No 1, pp.13-22, (2006). DOI: https://doi.org/10.1016/j.robot.2005.10.002
[6]. Nkgatho Tlale, Mark de Villiers “Kinematics and Dynamics Modelling of a Mecanum Wheeled Mobile Platform”, 15th International conference on Mechatronics and Machine Vision in Practice , 2-4 Dec 2008, Auckland, New-Zealand, (2008). DOI: https://doi.org/10.1109/MMVIP.2008.4749608
[7]. Tai-Yu Wang, Ching-Chih Tsai, Der-An Wang, “Dynamic Control of An Omnidirectional Mobile Platform”, Journal of Nan Kai, Vol. 7, No. 1, pp.9-18, (2010).
[8]. Becker, F.; Bondarev, O.; Zeidis, I.; Zimmermann, K.; Abdelrahman, M.; Adamov, B. “An approach to the kinematics and dynamics of a four-wheel Mecanum vehicle” Scientific Journal Of IFToMM “Problems Of Mechanics” No. 2(55), pp.27–37, (2014).
[9]. J. Wang, J. Chen, S. Ouyang, Y. Yang, “Trajectory tracking control based on adaptive neural dynamics for four-wheel drive omni-directional mobile robots”, Engineering Review, Vol. 34, No. 3, pp.235-243, (2014).
[10]. Klaus Zimmermann, Igor Zeidis, and Mohamed Abdelrahman “Dynamics of Mechanical Systems with Mecanum Wheels”, Applied Non-Linear Dynamical Systems, pp.269–279, (2014). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-08266-0_19
[11]. Bongsob Song, J. Karl Hedrick, and Yeonsik Kang “Dynamic Surface Control and Its Application to Lateral Vehicle Control”, Mathematical Problems in Engineering, pp.1-10, (2014). DOI: https://doi.org/10.1155/2014/693607
[12]. Hamid Taheri, Bing Qiao, Nurallah Ghaeminezhad “Kinematic Model of a Four Mecanum Wheeled Mobile Robot”, International Journal of Computer Applications (0975 – 8887) Vol. 113, No. 3 (2015). DOI: https://doi.org/10.5120/19804-1586
[13]. Z. Hendzel and L. Rykała “Modelling of dynamics of a wheeled mobile robot with Mecanum wheels with the use of lagrange equations of the second kind” Int. J. of Applied Mechanics and Engineering, Vol.22, No. 1, pp.81-99, (2017). DOI: https://doi.org/10.1515/ijame-2017-0005
[14]. Li, Y.; Dai, S.; Zheng, Y.; Tian, F.; Yan, X. “Modeling and kinematics simulation of a Mecanum wheel platform in RecurDyn” Journal of Robotics (2018). DOI: https://doi.org/10.1155/2018/9373580
[15]. Hendzel, Z. “A Description of the Motion of a Mobile Robot with Mecanum Wheels–Kinematics” in proceedings of the Conference on Automation, Warsaw, Poland, 27–29 March 2019; pp. 346–355. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-13273-6_33
[16]. Zeidis, I.; Zimmermann, K. “Dynamics of a four wheeled mobile robot with Mecanum wheels” J. Appl. Math. Mech. Z. Angew Math. Mech (2019). DOI: https://doi.org/10.1002/zamm.201900173
[17]. Abd Mutalib, M.A.; Azlan, N.Z. “Prototype development of Mecanum wheels mobile robot” Applied Research and Smart Technology Vol. 1, No. 2 (2020). DOI: https://doi.org/10.23917/arstech.v1i2.39
[18]. Trần Thuận Hoàng và cộng sự, "Robot di động đa cảm biến và định vị robot bằng phương pháp tổng hợp cảm biến với bộ lọc Kalman mở rộng", Hội thảo toàn quốc về Điện tử - Truyền thông – An toàn thông tin, ATC/REV, (2012).
[19]. Hà Thị Kim Duyên, “Điều khiển mặt động thích nghi bám quỹ đạo cho Robot tự hành bốn bánh đa hướng, Luận án tiến sĩ”, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, (2020).
[20]. Đỗ Nam Thắng (2021), “Nghiên cứu tổng hợp điều khiển thông minh cho robot tự hành trong môi trường bất định”, Luận án tiến sĩ, Viện KH& CN Quân Sự, (2021).
