كنترل ربات متحرك چرخ‌دار براي تعقيب مسير به روش الگوريتم كنترلي غير مبتني بر مدل با خطاهاي فيلتر شده PD-action

Trajectory tracking control of a wheeled mobile robot by a non-model-based control algorithm using PD-action filtered errors

در اين مقاله، كنترل تعقيب مسير مرجع زماني توسط يك ربات متحرك چرخ‌دار ، مورد تحليل و بررسي قرار مي‌گيرد. ربات متحرك چرخ‌دار، يك سيستم غيرخطي بوده و داراي سه مختصه تعميم‌يافته (x,y,?) و يك قيد غير هولونوميك، است. در ابتدا، معادلات سينماتيكي و ديناميكي ربات استخراج مي‌شود. يك الگوريتم كنترلي غير مدل مبنا با استفاده از خطاهاي فيلتر شدهPD-action براي كنترل ربات متحرك چرخ‌دار ارايه شده است. مدل‌هاي كنترلي غير مدل مبنا به دليل عدم وابستگي به مدل ديناميكي ربات، پايين بودن هزينه محاسباتي و همچنين مقاوم بودن در برابر عدم قطعيت‌هاي مدل، نسبت به مدل‌هاي كنترلي مدل مبنا مناسب‌تر هستند. با استفاده از تابع لياپانوف مناسب و همين‌طور بكار بردن لم باربالات، پايداري مجانبي كنترل‌كننده مدار بسته براي تعقيب مسير مرجع زماني، اثبات مي‌شود. در نهايت، نتايج شبيه‌سازي و پياده‌سازي آزمايشگاهي روش كنترلي پيشنهادي ارايه مي‌شود. نتايج حاصل نشان مي‌دهد كه بدون نياز به اطلاعات مربوط به مدل ديناميكي و با كاهش دادن بار محاسباتي، عملكرد الگوريتم كنترلي پيشنهادي، قابل قبول است. بنابراين، الگوريتم كنترلي پيشنهادي يك الگوريتم ساده است كه نسبت به تيوري‌هاي پيچيده با بار محاسباتي بالا نتايج قابل قبولي مي‌دهد، در نتيجه اين الگوريتم صنعتي‌تر است.

In this paper, trajectory tracking control of a wheeled mobile robotis analyzed. Wheeled mobile robot is a nonlinear system. This system including three generalized coordinates (x,y,?), and a nonholonomicconstraint. First, system kinematic and dynamic equations are obtained. A non-model-based control algorithm using PD-action filtered errors has been used in order to control the wheeled mobile robot. Non-model-based controllers are always more appropriate than model-based algorithms due to independency from dynamic models, lower computational costs and also robustness to uncertainties. Asymptotic stability of the closed loop system for trajectory tracking control of wheeled mobile robot has been investigated using appropriate Lyapunov function and alsoBarbalat’s lemmamethod. Finally, in order to show the effectiveness of the proposed approach simulation and experimental results have been presented. Obtained results show that without requiring a priori knowledge of plant dynamics, and with reduced computational burden, the tracking performance of the presented algorithm is quite satisfactory.Therefore, the proposed control algorithm is well suited to most industrial applications where simple efficient algorithms are more appropriate than complicated theoretical ones with massive computational burden.