КОМП'ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ КЕРОВАНОСТІ ДЛЯ РОБОТИЗОВАНИХ КОЛІСНИХ ПЛАТФОРМ З ВРАХУВАННЯМ ОБМЕЖЕНЬ РИВКІВ РУХІВ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.30837/ITSSI.2022.19.065

Ключові слова:

робототехніка;, колісні платформи;, ривок;, керованість;, математична модель;, комп'ютерне моделювання

Анотація

Комп'ютерне моделювання розглядається як необхідний інструмент для розробки відповідних автономних систем управління, оптимальних у різних сенсах, і, особливо, щодо забезпечення обмежень ривків рухів для роботизованих колісних платформ. Предметом дослідження є розробка теорії та методики комп'ютерного моделювання процесів керованості роботизованих колісних платформ. Метою даного дослідження є врахування ривків колісних платформ, які визначаються похідними за часом прискорення центру мас колісної платформи, так що ця похідна розглядається як кількісна оцінка ривків. Обговорюється некоректність у розумінні Адамара визначення ривків шляхом прямого диференціювання фазових координат у разі комп'ютерного моделювання за допомогою обчислювальних методів. Завдання даного дослідження полягають у розробці узагальнених підходів щодо математичного та комп’ютерного моделювання та в теоретичному отриманні властивостей колісних платформ, що придатні для перевірки результатів комп’ютерного моделювання, а також у проведенні розрахунків для отримання кількісних результатів щодо процесів керованості для конкретного випадку електромеханічної чотириколісної платформи при прямолінійному русі в режимі розганяння зі стану спокою. Методи цього дослідження базуються на рівняннях Лагранжа другого роду, а також на електромеханічних аналогіях та на остаточному представленні математичних моделей у вигляді системи звичайних диференціальних рівнянь першого порядку з початковими умовами для подальшого обчислювального розв’язування. Комп'ютерне моделювання виконується за допомогою вільного програмного забезпечення Scilab з відкритим кодом. Результати цього дослідження полягають у запропонованому коректному способі обчислення ривків через фазові координати без їхнього диференціювання, що дозволяє виключити некоректність у розумінні Адамара, а також представити процеси керованості для електромеханічної колісної платформи, включаючи результати для швидкості, прискорення та ривків, які необхідні для ілюстрації процесів керованості роботизованих колісних платформ. Шляхом порівняння з теоретично встановленими властивостями колісних платформ показано правильність результатів комп'ютерного моделювання. Висновки щодо цього дослідження полягають у тому, що розроблені підходи щодо комп’ютерного моделювання процесів керованості роботизованих колісних платформ дозволяють врахувати вплив керування на різні характеристики, включаючи швидкість, прискорення, а також ривки рухів, які необхідні для проектування управління, оптимального в різних сенсах.

Біографії авторів

Svitlana Alyokhina, Харківський національний університет радіоелектроніки

доктор технічних наук,

Igor Nevliudov, Харківський національний університет радіоелектроніки

доктор технічних наук, професор

Yurii Romashov, Харківський національний університет радіоелектроніки

доктор технічних наук, доцент

Посилання

Houtman, W., Lopez Martinez, C.A., Wang, S., Ketels, A., Bruyninckx, H.P.J., van de Molengraft, M.J.G. (2021), "Dynamic control of steerable wheeled mobile platforms applied to an eight-wheeled RoboCup Middle Size League soccer robot", Mechatronics, Vol. 80, 102693. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2021.102693

Peng, G., Lu, Z., Tan, Z., He, D., Li, X. (2021), "A novel algorithm based on nonlinear optimization for parameters calibration of wheeled robot mobile chasses", Applied Mathematical Modelling, Vol. 95, P. 396–408. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apm.2021.02.012

Moreno-Caireta, I., Celaya, E., Ros, L. (2021), "Model Predictive Control for a Mecanum-wheeled Robot Navigating among Obstacles", IFAC-PapersOnLine, Vol. 54 (6), P. 119–125. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2021.08.533

Sun, Z., Hu, S., He, D., Zhu, W., Xie, H., Zheng, J. (2021), "Trajectory-tracking control of Mecanum-wheeled omnidirectional mobile robots using adaptive integral terminal sliding mode", Computers & Electrical Engineering, Vol. 96 (A), 107500. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2021.107500

Mondal, S., Ray, R., Reddy N. S., Nandy, S. (2022), "Intelligent controller for nonholonomic wheeled mobile robot: A fuzzy path following combination", Mathematics and Computers in Simulation, Vol. 193, P. 533–555. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matcom.2021.10.028

Jiang, L., Wang, S., Xie, Y., Quan Xie, S., Zheng, S., Meng, J. (2022), "Fractional robust finite time control of four-wheel-steering mobile robots subject to serious time-varying perturbations", Mechanism and Machine Theory, Vol. 169, 104634. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2021.104634

Feng Li, Z., Tao Li, J., Fan Li, X., Jian Yang, Y., Xiao, J., Wen Xu, B. (2020), "Intelligent Tracking Obstacle Avoidance Wheel Robot Based on Arduino", Procedia Computer Science, Vol. 166, P. 274–278. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procs.2020.02.100

Alipour, K., Robat, A.B., Tarvirdizadeh, B. (2019), "Dynamics modeling and sliding mode control of tractor-trailer wheeled mobile robots subject to wheels slip", Mechanism and Machine Theory, Vol. 138, P. 16–37. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2019.03.038

Bayar, G., Ozturk, S. (2020), "Investigation of The Effects of Contact Forces Acting on Rollers Of a Mecanum Wheeled Robot", Mechatronics, Vol. 72, 102467. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2020.102467

Mamalis, A.G., Nevliudov, I., Romashov, Yu. (2021), "An approach for numerical simulating and processing of measured electrical signals from board sensors installed on wheeled electro-mechanical platforms", Journal of Instrumentation, Vol. 16 (10), P10006. DOI: https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/10/P10006

Alyokhina, S., Nevliudov, I., Romashov, Y. (2021), "Safe Transportation of Nuclear Fuel Assemblies by Means of Wheeled Robotic Platforms", Nuclear and Radiation Safety, Vol. 3 (91), P. 43–50. DOI: https://doi.org/10.32918/nrs.2021.3(91).05

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-03-31

Як цитувати

Alyokhina, S., Nevliudov, . I., & Romashov, . Y. (2022). КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ КЕРОВАНОСТІ ДЛЯ РОБОТИЗОВАНИХ КОЛІСНИХ ПЛАТФОРМ З ВРАХУВАННЯМ ОБМЕЖЕНЬ РИВКІВ РУХІВ. СУЧАСНИЙ СТАН НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ТЕХНОЛОГІЙ В ПРОМИСЛОВОСТІ, (1 (19), 65–75. https://doi.org/10.30837/ITSSI.2022.19.065

Номер

№ 1 (19) (2022): СУЧАСНИЙ СТАН НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ТЕХНОЛОГІЙ В ПРОМИСЛОВОСТІ

Розділ

ІНЖЕНЕРІЯ ТА ПРОМИСЛОВІ ТЕХНОЛОГІЇ

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons для журналів відкритого доступу.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо не комерційного та не ексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису опублікованої роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.