Децентрализованное управление группой однородных подвижных объектов в двумерной среде с препятствиями

Рассматривается задача управления движением группы автономных подвижных объектов при их функционировании в средах со стационарными препятствиями, которая решается в рамках децентрализованной системы управления, с минимизацией обмена информацией между подвижными объектами в группе. Основной особенностью, отличающей разработанный метод от близкого ему метода потенциальных полей, является то, что подвижный объект движется в поле сил, зависящих не только от взаимного расположения объекта и препятствий, но и от дополнительных переменных. Основным отличием предлагаемого подхода от метода позиционно-траекторного управления с использованием неустойчивых режимов является способ введения неустойчивых состояний. В локальных системах управления каждого подвижного объекта используются значения собственных координат и скоростей, а также координат и скоростей только соседних объектов. Препятствия в локальных алгоритмах представляются в виде подвижных объектов, входящих в группу, что позволяет унифицировать системы управления для разнородных групп. Доказаны существование и устойчивость установившихся режимов движения. Проведенное численное моделирование подтверждает результаты синтеза и анализа.

позиционно-траекторное управление, групповое управление, подвижный объект, децентрализованное управление, репеллер, position path control, group control, vehicle, decentralized control, repeller

1. Федосов Б. Т. Управление неустойчивыми объектами. URL: http://model.exponenta.ru/.

2. Формальский А. М. О стабилизации перевернутого маятника с неподвижной или подвижной точкой подвеса // ДАН. 2006. Т. 406, № 2. С. 175-179.

3. Формальский А. М. О стабилизации двойного перевернутого маятника при помощи одного управляющего момента // Изв. РАН. ТиСУ. 2006. № 3. С. 5-12.

4. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979.

5. Хакен Г. Синергетика. Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М.: Мир, 1985.

6. Малинецкий Г. Г. Математические основы синергетики. Хаос, структуры, вычислительный эксперимент. М.: КомКнига, 2005. 312 с.

7. Платонов А. К., Карпов И. И., Кирильченко А. А. Метод потенциалов в задаче прокладки трассы. М.: Препринт Института прикладной математики АН СССР, 1974. 27 с.

8. Платонов А. К., Кирильченко А. А., Колганов М. А. Метод потенциалов в задаче выбора пути: история и перспективы. М.: ИПМ им. М. В. Келдыша РАН, 2001.

9. Khatib О. Real-time obstacle avoidance for manipulators and mobile robots // IEEE Int. Conf. Robotics and Automation. 1985. Р. 500-505.

10. Khatib O. Real-Time Obstacles Avoidance for Manipulators and Mobile Robots // Int. Journal of Robotics Research. 1986. Vol. 5, N. 1. P. 90-98.

11. Brooks R. A. Self calibration of motion and stereo vision for mobile robots // IEEE Int. Robotics and Automation. 1986.

12. Ichikawa Y., Fujie M., Ozaki N. On mobility and autonomous properties of mobile robots // Robot. 1984. N. 44. P. 31-36.

13. Белоглазов Д. А., Гузик В. Ф., Косенко Е. Ю., Крухмалев В. А., Медведев М. Ю., Переверзев В. А., Пшихопов В. Х., Пьявченко А. О., Сапрыкин Р. В., Соловьев В. В., Финаев В. И., Чернухин Ю. В., Шиповалов И. О. Интеллектуальное планирование траекторий подвижных объектов в средах с препятствиями / Под ред. В. Х. Пшихопова. М.: Физматлит, 2014. 300 с.

14. Пшихопов В. Х. Аттракторы и репеллеры в конструировании систем управления подвижными объектами // Известия ТРТУ. 2006. № 3 (58). С. 117-123.

15. Пшихопов В. Х. Организация репеллеров при движении мобильных роботов в среде с препятствиями // Мехатроника, автоматизация, управление. 2008. № 2. С. 34-41.

16. Пшихопов В. Х., Медведев М. Ю. Управление подвижными объектами в определенных и неопределенных средах. М.: Наука, 2011. 350 с.

17. Пшихопов В. Х., Медведев М. Ю., Крухмалев В. А. Позиционно-траекторное управление подвижными объектами в трехмерной среде с точечными препятствиями // Известия ЮФУ. Технические науки. 2015. № 1 (162). С. 238-250.

18. Бойчук Л. М. Метод структурного синтеза нелинейных систем автоматического управления. М.: Энергия, 1971. 112 с.

19. Зимин М. Ф. Об уравнениях, определяющих площади, объемы и их границы // Математическое образование. 1930. № 1.

20. Pshikhopov V. Kh., Аli A. S. Hybrid motion control of a mobile robot in dynamic environments // Proc. of 2011 IEEE International Conference on Mechatronics, ICM 2011. Р. 540-545.

21. Пшихопов В. Х., Али А. С. Обход локальных минимумов функции ошибки при движении робота в неопределенной среде // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2011. № 6 (164). С. 26-31.

22. Пшихопов В. Х., Медведев М. Ю. Оценивание и управление в сложных динамических системах. М.: Физматлит, 2009. С. 295.

23. Пшихопов В. Х., Медведев М. Ю. Алгоритмы оценивания в системе управления автономного роботизированного дирижабля // Известия ЮФУ. Технические науки. 2013. № 2 (139). С. 200-207.

24. Пшихопов В. Х., Медведев М. Ю. Структурный синтез автопилотов подвижных объектов с оцениванием возмущений // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2006. № 1. С. 103-109.

25. Пшихопов В. Х., Медведев М. Ю., Гайдук А. P., Нейдорф P. А., Беляев В. Е., Федоренко P. В., Костюков В. А., Крухмалев В. А. Система позиционно-траекторного управления роботизированной воздухоплавательной платформой: математическая модель // Мехатроника, автоматизация и управление. 2013. № 6. С. 14-21.

26. Пшихопов В. Х., Медведев М. Ю., Гайдук А. P., Нейдорф P. А., Беляев В. Е., Федоренко P. В., Костюков В. А., Крухмалев В. А. Система позиционно-траекторного управления роботизированной воздухоплавательной платформой: алгоритмы управления // Мехатроника, автоматизация и управление. 2013. № 7. С. 13-20.