Mathematical Model of a Mobile Vehicle Control System
https://doi.org/10.17587/mau.18.333-340
Abstract
The paper presents a mathematical model of a motion control system for a vehicle with a chassis of two independent drive wheels. The active wheels are driven by DC motors through the reducers. The vehicle has a wheel speed sensor and a sensor of the lateral deviation from the predetermined route, a signal from which is transmitted to the control unit. The model takes into account the position of the wheeled mobile vehicle in relation to a guide path. It is built with the transfer functions, which allow application of the methods of both classical and modern control theory for the synthesis of the control devices. The model of the vehicle describes three interrelated subsystems, which control the lateral deviation, the longitudinal velocity and the position. Research of each subsystem separately showed theirs drawbacks. The lateral deviation control has a large overshoot and settling time. The longitudinal speed control has an error in steady state. The drawback of the position control is the presence of an overshoot, which demands the reverse engines. These drawbacks can be eliminated by introduction of the control devices into each of the subsystems. Also, the model envisages a trajectory of the vehicle motion in the coordinate plane. Besides, it provides for a model of the trace, defined in the deviations from the straight direction. This model takes into account the presence of the straight sections, the turning sections and the positioning points on the trace. The developed model is useful for a preliminary research of the synthesized control laws of the vehicle motion.
About the Authors
I. A. Rybin
Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov
Russian Federation
Russian Federation
V. G. Rubanov
Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Berman S., Schechtman E., Edan Y. Evaluation of Automatic Guided Vehicle Systems // Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 2008. doi: 10.1016/j.rcim.2008.02.009.
2. Siegwart R., Nourbakhsh I. R., Scaramuzza D. Introduction to autonomous mobile robots. Publishing house of Massachusetts Institute of Technology, 2004. 321 p.
3. Martynenko Yu. G. Motion Control of Mobile Wheeled Robots // Journal of Mathematical Sciences. 2007. Vol. 147, N. 2. P. 6569-6606.
4. Аль-Еззи А. Исследование пусковых режимов колесного мобильного робота // Известия ЮЗГУ. Техника и технологии. 2011. № 1. С. 43-52.
5. Рыбин И. А., Рубанов В. Г., Дуюн Т. А. Способ исследования движения мобильного робота на стационарной установке удаленного доступа // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2014. № 11. С. 14-21.
6. Патент РФ № 2013104803/11, 27.08.2015. Рубанов В. Г., Рыбин И. А., Кижук А. С., Дуюн Т. А. Стенд и способ исследования движения робокара / Патент России № 2561405. 2013. Бюл. № 24.
7. Рубанов В. Г., Кижук А. С. Мобильные микропроцессорные системы автоматизации транспортно-складских операций. Мобильные робототехнические системы. Белгород: Изд-во БГТУ им. В. Г. Шухова, 2011. 289 с.
8. Ullrich G. Automated Guided Vehicle Systems. A Primer with Practical Applications. Berlin: Springer, 2015. 227 p. DOI 10.1007/978-3-662-44814-4.
9. URL: http://www.ds-automotion.com/en/automotive/videos.html (дата обращения: 26.03.2016).
10. Ткачев С. Б. Реализация движения колесного робота по заданной траектории // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Естественные науки. 2008. № 2. С. 33-55.
11. Чувейко М. В., Путов А. В. Математическое моделирование интеллектуальной системы управления и навигации мобильного робота // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. URL: www.science-education.ru/106-7573 (дата обращения: 09.01.2014).
12. Мартыненко Ю. Г. Динамика мобильных роботов // Соросовский образовательный журнал. 2000. Т. 6, № 5. С. 110-115.
13. Рубанов В. Г., Кижук А. С. Комбинированный индукционный датчик бокового отклонения и позиционирования мобильного робота // Изв. вузов. Приборостроение. 2003. № 11. С. 39-43.
14. Луакурва Дж. П. А. Автоматизация транспортно-складских операций технологического процесса производства асбестоцементных изделий: дис.. канд. техн. наук: 05.13.06. Белгород, 2008. 167 с.
15. Волков Н. И., Миловзоров В. П. Электромашинные устройства автоматики. М.: Высш. шк., 1986. 335 с.
16. Подлесный Н. И., Рубанов В. Г. Элементы систем автоматического управления и контроля. К: Выща шк., 1991. 461 с.
Review
For citations:
Rybin I.A., Rubanov V.G. Mathematical Model of a Mobile Vehicle Control System. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2017;18(5):333-340. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.18.333-340
Views:
680
.png)
Email this article 