Preview

Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie

Advanced search
Open Access Open Access  Restricted Access Subscription or Fee Access

Optimization of the Course Movement of an Unmanned Vehicle in the Presence of Obstacles and Disturbances

https://doi.org/10.17587/mau.24.93-100

Abstract

The article discusses the optimization of the control process of an unmanned vehicle. Currently, there is an active development and use of unmanned vehicles. There is a practice of using unmanned shuttles in closed areas (conferences, forums, etc.). The use of cars with automated control in urban conditions and on rough terrain is being tested. In this regard, it is important to develop control algorithms that allow solving problems of car control in real time under the influence of disturbances and the presence of obstacles. With the development of technology and an increase in computing power, it becomes possible to use optimal control algorithms that allow you to achieve better results when the terminal conditions are met, minimizing energy costs. This paper shows the solution of the problem of optimal control of an unmanned vehicle in the presence of a penalty function, measurement noise and disturbances from incomplete data using the separation principle. The problem of optimal control in a deterministic and stochastic setting is solved using an algorithm with a predictive model with a generalized work functional. The effectiveness of applying the Kalman filter is shown depending on the different intensity of measurement noise and different vehicle speeds. The results of numerical modeling are presented, showing the possibility of using the proposed algorithm to control an unmanned vehicle under various initial and final conditions. The developed algorithm has been successfully applied to bypass a moving object.

About the Authors

S. A. Kabanov
BSTU "VOENMEH" named after D. F. Ustinov
Russian Federation

Ph.D., Dr. Sci., Professor

Saint-Petersburg



D. S. Kabanov
BSTU "VOENMEH" named after D. F. Ustinov
Russian Federation

Saint-Petersburg



F. V. Mitin
BSTU "VOENMEH" named after D. F. Ustinov
Russian Federation

Saint-Petersburg



References

1. Юзаева А. Г., Кукарцев В. В. Беспилотные автомобили: опасности и перспективы развития // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2016. Т. 2. С. 120—122.

2. Краснопевцева Н. А., Стычев С. Н., Мальцев С. А. Анализ существующих систем безопасности управления беспилотным автомобилем // Проблемы и перспективы реализации междисциплинарных исследований. Сб. статей Всеросс. науч.-практ. конф. 2019. С. 11—12.

3. Chu W., Wuniri Q., Du X., Huang T., Li K. Cloud Control System Architectures, Technologies and Applications on Intelligent and Connected Vehicles: a Review // Chinese Journal of Mechanical Engineering (English Edition). 2021. Vol. 34, N. 1. P. 1—23.

4. Павловский В. Е., Огольцов В. Н., Спиридонова И. А., Павловский Е. В. Управление беспилотным автомобилем в проекте "АВТОНИВА" // Робототехника и техническая кибернетика. 2015. № 4 (9). С. 41—46.

5. Зубов И. Г. Обработка и анализ видеоданных в системе управления беспилотного автомобиля // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2021. № 4. С. 96—99.

6. Спиридон А. А., Волосников А. С. Обработка сигналов датчиков в системе управления беспилотным автомобилем // Наука ЮУрГУ: Секции технических наук. Матер. 73-й науч. конф. 2021. С. 465—472.

7. Chuan Z. B., Ming L. G., Wang P. S., Li Y., Peng L. H. Research on Key Technology of Auto-driving Based on Machine Vision // ACM International Conference Proceeding Series. 2021. P. 429—433.

8. Кобылинский А. Ю. Опасности и перспективы развития беспилотного автомобильного транспорта // Наука, техника и образование. 2022. № 3 (86). С. 40—44.

9. Gopinath K., Narayanamurthy G. Meta-analysis of autonomous vehicles adoption — Moderating role of automation level, ownership and culture // International Journal of Information Management. 2022. Vol. 66. P. 1—13.

10. Динамика системы дорога-шина-автомобиль-водитель / Под ред. А. А. Хачатурова. М.: Машиностроение, 535 с.

11. Крашенинников Б. А. Активное оптимальное демпфирование колебаний кузова автомобиля // Изв. ВУЗов. Приборостроение. 2008. Т. 51, № 5. С. 36—41.

12. Кабанов Д. С., Крашенинников Б. А. Управление траекторией автомобиля с использованием алгоритма последовательной оптимизации // Изв. ВУЗов. Приборостроение. 2008. Т. 51, № 10. С. 21—24.

13. Orient System. Геодезический приемник ОС-213. URL: https://orsyst.ru/receivers/oc-213 (дата обращения: 25.08.2022).

14. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А. А. Красовского. М.: Наука, 1987. 712 с.

15. Кабанов С. А. Управление системами на прогнозирующих моделях. СПб: Изд-во СПбГУ, 1997. 200 с.

16. Кабанов С. А. Оптимизация динамики систем при действии возмущений. М.: Физматлит, 2008. 200 с.

17. Кабанов Д. С. Оптимальное управление ядерным рактором с учетом случайных возмущений // Изв. вузов. Приборостроение. 2009. Т. 52, № 5. С. 27—30.

18. Литвинов А. С. Управляемость и устойчивость автомобиля. М.: Машиностроение, 1971. 417 с.

19. Кабанов С. А., Кабанов Д. С., Никулин Е. Н., Митин Ф. В. Оптимальное управление разведением спицы трансформируемого рефлектора при наличии возмущений // Сибирский аэрокосмический журнал. 2021. Т. 22, № 4. С. 649—659.

20. Кабанов С. А., Митин Ф. В., Скворцова А. Э. Оптимальное управление беспилотным автомобилем при действии возмущений и наличии препятствий // Системный анализ, управление и навигация: Тезисы докладов. М.: Изд-во МАИ, 2022. С. 121—123.


Review

For citations:


Kabanov S.A., Kabanov D.S., Mitin F.V. Optimization of the Course Movement of an Unmanned Vehicle in the Presence of Obstacles and Disturbances. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2023;24(2):93-100. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.24.93-100

Views: 382


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)