gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.2016.24.3.131-142gyroscopy-368Research ArticleСтатьиРеализация алгоритмов траекторного управления на базе мобильного робота с роликонесущими колесамиPath Following Control Algorithms Implemented in a Mobile Robot with OMNI WheelsВанЦзяньWangJ.

Ван Цзянь, кандидат, технических наук, старший преподаватель

КрасновА. Ю.KrasnovA. Yu.

Краснов Александр Юрьевич, аспирант. 

КапитанюкЮ. А.KapitanyukYu. A.

Капитанюк Юрий Андреевич, аспирант.

ЧепинскийС. А.ChepinskiyS. A.

Чепинский Сергей Алексеевич, кандидат технических наук, доцент. 

ЧэньИфаньChenY.

Чэнь Ифань, аспирант.

ЛюХуэйминьLiuH.

Лю Хуэйминь, аспирант.

Университет ХанчжоуКитайHangzhou UniversityChinaУниверситет ИТМО (С.-Петербург).РоссияITMO University, St. PetersburgRussian FederationУниверситет ГронингенаНидерландыGroningen UniversityNetherlandsУниверситет ИТМО (С.-Петербург), Университет Ханчжоу.РоссияITMO University, Hangzhou UniversityRussian FederationУниверситет ИТМО (С.-Петербург).РоссияITMO UniversityRussian Federation201603122025243131142Copyright © Ван Ц., Краснов А.Ю., Капитанюк Ю.А., Чепинский С.А., Чэнь И., Лю Х., 20252025Ван Ц., Краснов А.Ю., Капитанюк Ю.А., Чепинский С.А., Чэнь И., Лю Х.Wang J., Krasnov A.Y., Kapitanyuk Y.A., Chepinskiy S.A., Chen Y., Liu H.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/368

Рассматривается задача синтеза траекторного управления движением для робота с роликонесущими колесами. Управление синтезируется с использованием методов дифференциальной геометрии через нелинейное преобразование исходной динамической модели. Основные результаты представлены в виде нелинейного алгоритма управления и экспериментальных данных.

The paper focuses on the problem of synthesis of path following control for a robot with OMNI wheels. Control is synthesized using differential geometry methods through nonlinear transformation of the initial dynamic model. The main results are presented in the form of nonlinear control algorithm and experimental data.

Траекторное управлениепреобразование координатмобильный робот.ReferencesAguiar A.P., Hespanha J.P., Kokotovic P.V. Path-following for nonminimum phase systems removes performance limitations // IEEE Transactions on Automatic Control. 2005. V. 50. P. 234–239.Aguiar A.P., Hespanha J.P., and Kokotovic P.V. Path-following for nonminimum phase systems removes performance limitations // IEEE Transactions on Automatic Control. 2005. Vol. 50. P. 234-239.Nielsen C., Fulford C., Maggiore M. Path following using transverse feedback linearization // Application to a maglev positioning system American Control Conference. ACC '09. 2009. P. 3045–3050.Nielsen C., Fulford C., and Maggiore M. Path following using transverse feedback linearization, Application to a maglev positioning system // American Control Conference. ACC '09. 2009. P. 3045-3050.Breivik M., Fossen T.I. Principles of Guidance-Based Path Following in 2D and 3D // Proceedings of the IEEE Conference on Decision and Control. Seville, Spain, 2005. P. 627–634.Breivik M., and Fossen T.I. Principles of guidancebased path following in 2D and 3D // Proceedings of the IEEE Conference on Decision and Control. Seville, Spain. 2005. P. 627-634.Lee T., Leok M., McClamroch N.H. Geometric tracking control of a quadrotor UAV on SE(3) // Proceedings of the IEEE Conference on Decision and Control. 2010. P. 5420–5425.Lee T., Leok M., and McClamroch N.H. Geometric tracking control of a quadrotor UAV on SE(3) // Proceedings of the IEEE Conference on Decision and Control. 2010. P. 5420-5425.Бурдаков С.Ф. Системы управления движением колесных роботов / С.Ф. Бурдаков, И.В. Мирошник, Р.Э. Стельмаков. СПб: Наука, 2001. 232 с.Burdakov S.F., Miroshnik I.V., and Stel’makhov R.E. Sistemy upravleniya dvizheniem kolesnykh robotov (Motion Control Systems of Wheeled Robots), St. Petersburg: Nauka, 2001.Мирошник И.В. Согласованное управление многоканальными системами. Л.: Энергоатомиздат (ЛО), 1990. 128 с.Miroshnik I.V. Soglasovannoe upravlenie mnogokanal’nymi sistemami (Coordinated Control of Multichannel Systems). Leningrad: Energoatomizdat, 1990.Мирошник И.В. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами / И.В. Мирошник, В.О. Никифоров, А.Л. Фрадков, СПб: Наука, 2000. 549 с.Miroshnik I.V., Nikiforov V.O., and Fradkov A.L. Nelineinoe i adaptivnoe upravlenie slozhnymi dinamicheskimi sistemami (Nonlinear and Adaptive Control of Complex Dynamic Systems). St. Petersburg: Nauka, 2000.Мирошник И.В. Управление многозвенными кинематическими механизмами / И.В. Мирошник, С.А. Чепинский // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2001. № 3 (3). С. 144-149.Miroshnik I.V. and Chepinskiy S.A. Control of multilink kinematic mechanisms // Nauchno-Tekhnicheskii vestnik SPbGU ITMO. 2001. No. 3 (3). P. 144-149.Мирошник И.В. Траекторное управление кинематическими механизмами нетривиальной конструкции / И.В. Мирошник, С.А. Чепинский // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2004. № 3 (14). C. 5-10.Miroshnik I.V. and Chepinskiy S.A. Trajectory control of nontrivial kinematic mechanisms // Nauchno-Tekhnicheskii vestnik SPbGU ITMO. 2004. No. 3 (14). P. 5-10.Капитанюк Ю.А., Чепинский С.А. Управление мобильным роботом по заданной кусочно-гладкой траектории // Гироскопия и навигация. 2013. № 2. С. 42-52.Kapitanyuk Yu.A. and Chepinskiy S.A. Control of mobile robot motion along a predefined piecewisesmooth path // Giroskopiya i Navigatsiya. 2013. No. 2. P. 42-52.Капитанюк Ю.А., Чепинский С.А. Задача управления многоканальной динамической системой по кусочно-гладкой траектории // Изв. вузов. Приборостроение. 2013. № 4. С. 65-70.Kapitanyuk Yu.A. and Chepinskiy S.A. Control of multichannel dynamic system along piecewise-smooth path // Izv. Vuzov. Priborostroenie. 2013. No. 4. P. 65-70.Kapitanyuk Y.A., Chepinskiy S.A., and Kapitonov A.A. Geometric path following control of a rigid body based on the stabilization of sets. In 19th IFAC World Congress. 2014Kapitanyuk Y.A., Chepinskiy S.A., and Kapitonov A.A. Geometric path following control of a rigid body based on the stabilization of sets, in 19th // IFAC World Congress, 2014.Jian Wang, Kapitanyuk Y.A., Chepinskiy S.A., Dongliang Liu, Krasnov A.J. Geometric path following control in a moving frame. IFAC-PapersOnLine 48-11. 2015. P. 150-155.Jian W., Kapitanyuk Y.A., Chepinskiy S.A., Liu D., and Krasnov A.Yu. Geometric path following control in a moving frame // IFAC-PapersOnLine 48-11. 2015. P. 150-155.Miroshnik I.V., Chepinsky S.A. Trajectory control of underactuated mechanisms // 2nd IFAC Conference on Mechatronic Systems. Berkeley, 2002. P. 959–1004.Miroshnik I.V. and Chepinskiy S.A. Trajectory control of underactuated mechanisms // 2nd IFAC Conference on Mechatronic Systems. Berkeley, 2002. P. 959-1004.Miroshnik I.V., Chepinsky S.A. Trajectory motion control of underactuated manipulators // Prepr. 7th IFAC Symposium on Robot Control. September 1-3. Wroclaw. Poland. 2003. P. 105-110.Miroshnik I.V. and Chepinskiy S.A. Trajectory motion control of underactuated manipulators, Prepr // 7th IFAC Symposium on Robot Control. September 1-3. Wroclaw, Poland, 2003. P. 105-110/Miroshnik I.V., Nikiforov V.O. Trajectory motion control and coordination of multilink robots // Prepr. 13th IFAC World Congress. San-Francisco, 1996. V. A. P. 361-366.Miroshnik I.V. and Nikiforov V.O. Trajectory motion control and coordination of multilink robots // Prepr. 13th IFAC World Congress. San-Francisco, 1996. P. 361-366.Canudas de Wit C., Siciliano B., Bastin G. Theory of robot control. Springer-Verlag. London, 1996. 550 p.Canudas de Wit C., Siciliano B., and Bastin G. Theory of Robot Control, London: Springer-Verlag, 1996.Isidori A. Nonlinear control systems. 3nd edition. Springer-Verlag. Berlin, 1995. 549 p.Isidori A. Nonlinear Control Systems. Berlin: Springer-Verlag, 1995, 3rd edition.Капитанюк Ю.А. Траекторное управление мобильным роботом в изменяющейся среде / Капитанюк Ю.А., Чепинский С.А. // Материалы докладов ХIV Конференции молодых ученых «Навигация и управление движением» / Под общей ред. В.Г. Пешехонова и О.А. Степанова (научный редактор). Санкт-Петербург, 2012. С. 506-512.Kapitanyuk Y.A. and Chepinskiy S.A. Trajectory control of mobile robot in changing environment // XIV Konferentsiya molodykh uchenykh “Navigatsiya i Upravlenie Dvizheniem” (14th Conference of Young Scientists “Navigation and Motion Control”, Peshekhonov V.G., Ed. St. Petersburg, 2012. P. 506-512.Бушуев А.Б. Управление траекторным движением многоканальных динамических систем / Бушуев А.Б., Исаева Е.Г., Морозов С.Н., Чепинский С.А. // Изв. вузов. Приборостроение. 2009. Т. 52. № 11. С. 50-56.Bushuev A.B., Isaeva E.G., Morozov S.N., and Chepinskiy S.A. Trajectory control of multichannel dynamic systems // Izv. Vuzov. Priborostroenie. 2009. Vol. 52. No. 11. P. 50-56.Бобцов А.А., Капитанюк Ю.А., Капитонов А.А., Колюбин С.А., Пыркин А.А., Чепинский С.А., Шаветов С.В. Tехнология Lego Mindstorms NXT в обучении студентов основам адаптивного управления // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2011. № 1 (71). С. 103-108.Bobtsov A.A., Kapitanyuk Yu.A., Kapitonov A.A., Kolyubin S.A., Pyrkin A.A., Chepinskiy S.A., and Shavetov S.V. Lego Mindstorms NXT technology in training students in adaptive control // Nauchno-Tekhnicheskii vestnik SPbGU ITMO. 2011. No. 1 (71). P. 103-108.Ким Д. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы / Д.П. Ким. – M.: Физматлит, 2004. Т. 2. 464 с.Kim D. Mnogomernye, nelineinye, optimal’nye i adaptivnye sistemy // Multidimensional, Nonliner, Optimal, and Adaptive Systems. Vol. 2. Moscow: Fizmatlit, 2004.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.