در سال های اخیر مطالعه بر روی کنترل و هماهنگی ربات ها رشد چشمگیری داشته است. راه حل های مختلفی از جمله روش رفتاری [۱,۲]، ساختار مجازی [۳,۴]، روش رهبر – پیرو [۵,۶] و پتانسیل مصنوعی [۷,۸] به منظور ایجاد فرم دهی و هماهنگی میان گروهی از ربات ها پیشنهاد شده است. اولین کنترل کننده های مبتنی بر روش رهبر-پیرو در سال ۱۹۹۸ معرفی گردیدند [۹]. در اکثر تحقیقات انجام گرفته بر مبنای روش رهبر-پیرو تنها مدل کینماتیکی ربات های متحرک در نظر گرفته شده است [۱۰-۱۴] . در [۲] ، کنترل فرم دهی چندین ربات با هدف دینامیک تکنیک خطی سازی فیدبک ارائه شده است. در [۱۵] ، محقق، تئوری کنترل را با هدف آنالیز همکاری چندین ربات آماده کرده است. در [۱۶]، قانون فرمان کنترل برای ربات های متحرک به منظور دستیابی به آرایش دایره وار[۱] و همچنین بصورت مسیر مستقیم[۲] اثبات شده است. در [۱۷]، قانون کنترل بر پایه تئوری لیاپانوف و تئوری گراف آماده گردیده است. اما بدلیل حضور قیود غیر هولونومیکی، روش مستقیم لیاپانوف قادر به تضمین همگرایی خطای فرم دهی نمی باشد [۱۸,۱۹]. بر اساس مقاله تحقیقاتی آقای کولمونسکی [۲۰] در سال ۱۹۹۵، مسأله کنترل سیستم غیر هولونومیکی از اواخر دعه ۸۰ مطرح شد و در دهه ۹۰ به شدت مورد توجه محققین و دانشمندان علوم مکانیک و کنترل قرار گرفت. بنابراین روش هایی از جمله کنترل کننده های تطبیقی – مقاوم، استفاده از تکنیک خطی سازی فیدبک [۲۱,۲۲]، تکنیک کنترل پس گام [۲۳] و کنترل مد لغزشی [۲۴,۲۵] ارائه گردید. در اواسط دهه ۹۰ تکنیک پس گام به عنوان یک روش بازگشتی برای طراحی کنترل کننده ی ردیابی مسیر بکار گرفته شد [۲۶].همچنین مقاله آقای وانگ و همکارانش [۲۷]، کنترلر ردیابی را بااستفاده از تکنیک های پس گام پیشنهاد می دهد که کنترلرشان به دو قسمت جبران ساز سینماتیکی و کنترلر دینامیکی تقسیم میشود و عملکرد خوبی را از خود نشان می دهد. در [۲۸] الگوریتم فضای بینهایت[۳] مبتنی بر نامعادله ماتریسی خطی[۴] به منظور طراحی کنترلر مقاوم در حضود نامعینی های غیر پارامتری ارائه می شود. در [۲۹]، مسأله ردیابی مسیر بر اساس تکنیک پس گام با استفاده از مدل سینماتیک ربات آمده است. در [۳۰] کنترل پس گام با طرح مجموع مربعات برای ربات های چند جهته ارائه گردیده است. همان گونه که اشاره شد روش پس گام برای پایدارسازی سیستم های غیر هولونومیکی یکی از موفق ترین ابزار های حل مسأله ردیابی بشمار می رود. در این پژوهش سعی خواهد شد با بکارگیری کنترل کننده ی تطبیقی-مقاوم، با جبران نامعینی های پارامتری از قبیل جرم، اینرسی و دینامیک های نا معلوم ربات رهبر و نامعینی های غیر پارامتری از قبیل اصطکاک و لغزش، خطای رد یابی را تا حد امکان به صفر نزدیک کنیم. روش کنترل پس گام، قابلیت استفاده از تابع لیاپانوف را برای اثبات پایداری سیستم دارد که این خود باعث سادگی مسأله می گردد.
برخلاف ربات های صنعتی که معمولاً بر یک پایه ثابت شده اند، ربات های متحرک چرخ دار به دلیل درجات آزادی کم و راحتی حرکت، قابلیت کنترل و مانورپذیری بیشتری را دارا می باشند. اخیراً رباتهای همکار به دلیل چالش هایی که در کنترل و پایداری آنها وجود دارد و همچنین کاربرد وسیعی که در خدمات و صنایع دارند، یکی از جذاب ترین زمینه های تحقیقاتی هستند. ربات های همکار در عملیات نجات، جابجایی اجسام بزرگ، کاوش میدان مین، محیط های هسته ای و مناطق زلزله زده و . . . بکار می روند. در بسیاری از این کاربردها هماهنگی و فرم دهی ربات ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. روش های مختلفی به منظور رفتار گروهی ربات ها پیشنهاد شده که می توان به روش رفتاری[۱]، رهبر – پیرو[۲]، ساختار مجازی[۳] و پتانسیل مصنوعی[۴] اشاره کرد. در میان این روش ها با هدف کنترل هماهنگ ربات ها، روش رهبر – پیرو بدلیل مزایای آن مثل مقیاس پذیری، قابل اطمینان بودن و سادگی کار برد بیشتری دارد. ایده اصلی روش رهبر – پیرو این است که یک ربات به عنوان رهبر گروه مسؤل هدایت بقیه ربات ها که پیروان نام دارند را دارد. در این حالت رفتار گروه به سمت حرکت رهبر سوق داده می شود. برای این منظور بایستی دینامیک های ربات رهبر برای پیروان معلوم باشد. رایج ترین روش های کنترل هماهنگی و فرم دهی ربات ها، خطی سازی فیدبک[۵]، تکنیک پس گام[۶] و کنترل مد لغزشی[۷] می باشد. در عمل بسیاری از روش های کنترلی موجودی که برای سیستم های دینامیکی ارائه شده اند، ممکن است قابل پیاده سازی نباشد چرا که ممکن است مدل در نظر گرفته شده دقیق نباشد و یا سیستم در معرض اغتشاشات محدود و یا دینامیک های مدل نشده باشد. مسلماً مقابله با این ناملایمات و دنبال کردن مسیر مطلوب، نیاز به استفاده از کنترل کننده های سطح بالا نظیر کنترل مقاوم و یا تطبیقی دارد. در این پژوهش، مسئله کنترل فرم دهی و هماهنگی رهبر- پیرو به منظور همکاری ربات های درایو آکرمن غیر هولونومیک مورد بحث قرار می گیرد. ربات درایو آکرمن یک سیستم غیر خطی بوده و دارای سه مختصه تعمیم یافته (x,y,φ) ویک قید غیر هولونومیک می باشد. با توجه به طبیعت غیر خطی سیستم های غیر هولونومیکی، یکی از مهم ترین روش ها برای پایدارسازی سیستم غیر هولونومیک استفاده از کنترل پس گام می باشد. تکنیک پس گام از انطباق پذیری بالایی برخوردار است و از یک پردازش بازگشتی در هر مرحله از کار استفاده می کند. در این پژوهش با طراحی یک کنترل کننده ی تطبیقی پس گام، فرم دهی و هماهنگی چندین ربات درایو آکرمن را کنترل خواهیم نمود.
۱ feedback linearization technique
منبع: https://thesis.iaun.ac.ir/view.php?stdnum=39205838
لطفاً براي ارسال دیدگاه، ابتدا وارد حساب كاربري خود بشويد