Алгоритмы управления неоднородными группами подвижных объектов в двумерных средах с препятствиями
https://doi.org/10.17587/mau.17.515-524
Аннотация
Рассматривается проблема распределенного управления группой неоднородных объектов в среде с препятствиями. Дается краткий обзор задач и методов группового управления. Ставится задача синтеза локальных алгоритмов управления, обеспечивающих движение неоднородной группы автономных объектов в двумерной среде с нестационарными препятствиями. В основу предлагаемых алгоритмов положен принцип, в соответствии с которым каждый объект группы воспринимает все соседние с ним объекты как репеллеры. При этом в отличие от известных методов формирования репеллеров, отталкивающие силы формируются специальными динамическими звеньями, что позволяет проводить синтез в пространстве состояний, а не в геометрическом пространстве. В работе выполнен анализ установившихся режимов движения и устойчивости планируемых траекторий движения. Получены выражения, позволяющие найти установившийся режим движения. Также проанализированы движения группы в среде с препятствиями, движущимися с постоянными скоростями. Определены смещения положения объектов, вызванные движущимися препятствиями, и проведен анализ устойчивости. Приведенные результаты моделирования подтверждают результаты анализа. Предлагаемый подход, в случае использования уравнений кинематики и уравнений динамики, позволяет совместить уровень планирования и управления движением.
Об авторах
В. Х. Пшихопов
Южный федеральный университет
Россия
Россия
М. Ю. Медведев
Южный федеральный университет
Россия
Россия
А. Р. Гайдук
Южный федеральный университет
Россия
Россия
Список литературы
1. Интеллектуальные роботы. Е. И. Юревич и др. М.: Машиностроение, 2007. 360 с.
2. Соколов В. Б., Теряев Е. Д. Беспилотные летательные аппараты: некоторые вопросы развития и применения (обзор по материалам публикаций в Интернете) // Мехатроника, автоматизация, управление. 2008. № 2. С. 12-23.
3. Амелин К. С., Антал Е. И., Васильев В. И., Гранчина Г. О. Адаптивное управление автономной группой беспилотных летательных аппаратов // Стохастическая оптимизация в информатике. 2009. Т. 5. № 1-1. С. 157-166.
4. Юревич Е. И. О проблеме группового управления роботами // Мехатроника, автоматизация, управление. 2004. № 2. С. 9-13.
5. Каляев И. А., Гайдук А. Р., Капустян С. Г. Модели и алгоритмы коллективного управления в группах роботов. М.: Физматлит, 2009. 278 с.
6. Saridis G. N. Self-Organizing Control Stochastic Systems. New York: Marcel Dekker, 1977.
7. Васильев С. Н. От классических задач регулирования к интеллектуальному управлению. I, II // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2001. № 1. С. 5-21; № 2. С. 5-22.
8. Пшихопов В. Х., Медведев М. Ю. Управление подвижными объектами в определенных и неопределенных средах. М.: Наука, 2011. 350 с.
9. Каляев И. А., Гайдук А. Р., Капустян С. Г. Распределенные системы планирования действий коллективов роботов. М.: Янус-К, 2002. 292 с.
10. Ивченко В. Д., Корнеев А. А. Анализ методов распределения заданий в задаче управления коллективом роботов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2009. № 7. С. 36-42.
11. Гайдук А. Р., Шаповалов И. О. Структура и алгоритмы распределенных систем управления движением группы роботов // Матер. Восьмой Всеросс. науч.-практ. конф. "Перспективные системы и задачи управления", Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2013. С. 111-116.
12. Kapustyan C. G., Gaiduk A. R., Shapovalov I. O. Self-Organization in Groups of the Intelligent Robots //Advances in Intelligent Systems and Computing. 2015. Vol. 345. P. 177-181.
13. Gazi V. Swarm Aggregations Using Artificial Potentials and Sliding Mode Control // Proc. IEEE Conference on Decision and Control, Maui, Hawaii, December 2003. P. 2041-2046.
14. Назарова А. В., Рыжова Т. П. Система управления коллективом роботов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 4. С. 45-50.
15. 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.
16. 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.
17. Khatib O. Real-time obstacle avoidance for manipulators and mobile robots // IEEE Int. Conf. Robotics and Automation. 1985. P. 500-505.
18. Khatib O. Real-Time Obstacles Avoidance for Manipulators and Mobile Robots // Int. Journal of Robotics Research. 1986. Vol. 5, № 1. P. 90-98.
19. Brooks R. A. Self calibration of motion and stereo vision for mobile robots // IEEE Int. Robotics and Automation. 1986.
20. Ichikawa Y., Fujie M., Ozaki N. On mobility and autonomous properties of mobile robots // Robot. 1984. № 44. Р. 31-36.
21. 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., Шаповалов И. О. Интеллектуальное планирование траекторий подвижных объектов в средах с препятствиями / Под ред. В. Х. Пшихопова. М.: Физматлит, 2014. 300 с.
22. Пшихопов В. Х. Аттракторы и репеллеры в конструировании систем управления подвижными объектами // Известия ТРТУ. 2006. № 3(58). С. 117-123.
23. Пшихопов В. Х. Организация репеллеров при движении мобильных роботов в среде с препятствиями // Мехатроника, автоматизация, управление. 2008. № 2. С. 34-41.
24. 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.
25. Шнейдер В. Е. и др. Краткий курс высшей математики. Учеб. пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1972. 640 с.
26. Гайдук А. Р. Математические методы анализа динамических систем. Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2015. 281 с.
27. Пшихопов В. Х., Медведев М. Ю. Оценивание и управление в сложных динамических системах. М.: Физматлит, 2009. С. 295.
28. Pshikhopov V. Kh., Medvedev M. Yu., Gaiduk A. R., Gurenko B. V. Control system design for autonomous underwater vehicle // Proc. 2013 IEEE Latin American Robotics Symposium, LARS 2013. P. 77-82. doi: 10.1109/LARS.2013.61.
29. Пшихопов В. Х., Медведев М. Ю. Блочный синтез робастных систем при ограничениях на управления и координаты состояния // Мехатроника, автоматизация и управление. 2011. № 1. C. 2-8.
Рецензия
Для цитирования:
Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю., Гайдук А.Р. Алгоритмы управления неоднородными группами подвижных объектов в двумерных средах с препятствиями. Мехатроника, автоматизация, управление. 2016;17(8):515-524. https://doi.org/10.17587/mau.17.515-524
For citation:
Pshikhopov V.K., Medvedev M.Yu., Gaiduk A.R. Control Algorithms for the Heterogeneous Groups of Vehicles in the Two-Dimensional Environments with Obstacles. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2016;17(8):515-524. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.17.515-524
Просмотров: 436
.png)
Послать статью по эл. почте 