طراحي كنترل مدل پيش بين با استفاده از توابع لاگر و ضرايب وزني نمايي براي ربات متحرك چرخ دار

Designing Model Predictive Control for Trajectory Tracking of a Wheeled Mobile Robot Using Laguerre functions and Exponential Data Weighting

در سال هاي اخير مطالعات زيادي بر روي كنترل حركت ربات هاي چرخ دار شكل گرفته است. در اين ميان، مسأله رديابي مسير، يكي از مطرح ترين اين مسائل بوده است. يكي از روش هاي دور زدن محدوديت هاي قضيه براكت به منظور رديابي مسير اين است كه از ساختار كنترلي پيشخور و پسخور استفاده كنيم. كنترل پيشخور از مسير مرجع محاسبه مي شود و به تنهايي كارا نيست چون قابليت جبران خطاهاي اندازه گيري و خطاهاي حالت اوليه را ندارد ، بنابراين بخش كنترلي پسخور نيز مورد نياز است. در اين مقاله از روش كنترل مدل پيش بين به عنوان بخش كنترلي پسخور استفاده كرده ايم. با توجه به اين كه شرايط اوليه سيستم در بيشتر مواقع بر روي مسير مطلوب قرار ندارد، رديابي هرچه سريع تر مسير مرجع در زمان‌هاي اوليه اهميت ويژه اي دارد. از اين رو در اين مقاله قصد داريم خطاي رديابي مسير مرجع در زمان هاي اوليه را با استفاده از توابع لاگر در كنترل مدل پيش بين و هم چنين كنترل مدل پيش بين با ضرايب وزني نمايي كاهش دهيم. نتايج شبيه سازي نشان مي دهد كه رديابي مسير مرجع با استفاده از توابع لاگر در كنترل مدل پيش بين نسبت به حالت هايي كه از كنترل مدل پيش بين با استفاده از ضرايب وزني نمايي و هم چنين كنترل مدل پيش بين معمولي استفاده شده است، بهبود يافته است.

Numerous studies have been devoted to motion control of wheeled mobile robots in recent years. Among them, trajectory tracking has received much attention. A feed-forward and feedback control structure for trajectory tracking is used to circumvent the limitation of Brockett’s theorem. Feed-forward control is calculated according to the reference trajectory, it cannot compensate instrumentation and initial state errors, and therefore a feedback controller is utilized as well. In this paper a model predictive controller is used as the feedback controller. Since the initial state is not often matched to the desired trajectory, rapid tracking of the trajectory in early steps is very important. In this paper a model predictive controller with Laguerre functions and a model predictive controller with exponential data weighting is used to reduce tracking error in early steps. According to simulation results, reference trajectory tracking is improved through Laguerre functions in model predictive controller.