Optymalne sterowanie ślizgowe manipulatorów mobilnych

• Autorzy: Galicki M.

Warianty tytułu

EN

Optimal sliding control of mobile manipulators

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaprezentowano kinematycznie optymalny problem sterowania manipulatorami mobilnymi. Przyjęto, że zarówno równania dynamiki są niepewne oraz w czasie śledzenia trajektorii przez koniec efektora działają na manipulator mobilny (globalnie) nieograniczone zakłócenia. Zaproponowano obliczeniowo efektywną klasę hierarchicznych algorytmów sterowania opartą na transponowanej macierzy Jacobiego. Sterowniki wykorzystują wprowadzone w pracy dwie nieosobliwe terminalne rozmaitości ślizgowe zdefiniowane przez nieliniowe równania całkowe drugiego rzędu względem zadaniowych błędów śledzenia oraz pierwszego rzędu ze względu na zredukowane przyspieszenia manipulatora mobilnego. Stosując teorię stabilności Lapunowa wykazano, że zaproponowana klasa sterowników jest stabilna w skończonym czasie przy spełnieniu rozsądnych z praktycznego punktu widzenia założeń. Ocenę zaproponowanych sterowników zilustrowano przykładami obliczeniowymi śledzenia trajektorii referencyjnej przez koniec efektora manipulatora mobilnego w dwuwymiarowej przestrzeni zadaniowej wraz z równoczesną minimalizacją pewnej funkcji kryterialnej.

EN

The paper addresses kinematically optimal control problem of mobile manipulators. Both dynamic equations are assumed to be uncertain and unbounded disturbances act on the mobile manipulator whose end-effector tracks a reference trajectory given in a task space. A computationally efficient class of hierarchical control algorithms based on the transpose Jacobian matrix has been proposed. The offered control laws involve two kinds of non-singular terminal sliding manifolds, which were also inroduced in the paper.

Słowa kluczowe

PL

algorytm sterowania; sterowanie ślizgowe; manipulator mobilny; robotyka

EN

control algorithm; sliding-mode control; mobile manipulator; robotics

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika
• Rocznik: 2018
• Tom: z. 196
• Strony: 179--198
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Galicki M.

• Wydział Mechaniczny, Uniwersytet Zielonogórski, 65-417 Zielona Góra, ul. Licealna 9

Bibliografia

• [1] J. Balleieul, "Kinematic programming alternatives for redundant manipulators", In Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, vol. 2, pp. 722-728, 1985.
• [2] Zadarnowska, K, Tchon, K. (2007) A control theory framework for performance evaluation of mobile robots, Robotica, 26(6), 703-715.
• [3] Tchon, K. (2000) On kinematic singularities of nonholonomic robotic systems, Proc. RoManSy 13, 75-84.
• [4] Y. Yamamoto and X. Yun, "Coordinating locomotion and manipulation of a mobile manipulator", IEEE Trans. Automatic Control, vol. 39, no. 6, pp. 1326-1332, 1994.
• [5] A. Mazur, "Trajectory tracking control in workspace-defined tasks for nonholonomic mobile manipulators", Robotica, vol. 28, no. 2, pp. 57-68, 2010.
• [6] M. Galicki, "Inverse kinematics solution to mobile manipulators", Int. J. Robotics Res., vol. 22, no. 12, pp. 1041-1064, 2003.
• [7] M. Boukattaya, M. Jallouli, and T. Damak, "On trajectory tracking control for nonholonomic mobile manipulators with dynamic uncertainties and external torque forces", Robotics and Autonomous Systems, vol. 60, pp. 1640-1647, 2012.
• [8] M. Boukattaya, T. Damak and M. Jallouli, "Robust adaptive sliding mode control for mobile manipulators", Robotics and Automation Engineering, vol. 1, no. 1, pp. 1-6, 2017.
• [9] B. Hammer, S. Koterba, J. Shi, R. Simmons and S. Singh, "An autonomous mobile manipulator for assembly tasks", Auton. Robot, vol. 28, no. 1, pp. 131-149, 2010.
• [10] V. Padois, J.-Y. Fourquet, and P. Chiron, "Kinematic and dynamic model-based control of wheeled mobile manipulators: a unified framework for reactive approaches", Robotica, vol. 25, no. 2, pp. 1-17, 2007.
• [11] M. Galicki, "Task space control of mobile manipulators", Robotica, vol. 29, no. 2, pp. 221-232, 2010.
• [12] M. Galicki, "Collision-free control of mobile manipulators in a task space", Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 25, no. 7, pp. 2766-2784, 2011.
• [13] M. Galicki, "Two-stage constrained control of mobile manipulators", Mechanism and Machine Theory, vol. 54, pp. 18-40, 2012.
• [14] M. Galicki, "Real-time constrained trajectory generation of mobile manipulators", Robotics and Autonomous Systems, vol. 78, pp. 49-62, 2016.
• [15] V. Andaluz, F. Robeti, J.M. Toibero and R. Carelli, "Adaptive unified motion control of mobile manipulators", Control Engineering Practice, vol. 20, pp. 1337-1352, 2012.
• [16] Li, Z., Ge, S.,S. (2013) Fundamentals of modeling and control of mobile manipulators, CRC.
• [17] Tchon, K. (2002) Repeatability of inverse kinematics algorithms for mobile manipulators, IEEE Trans. Automat. Control, 47(8), 1376-1380.
• [18] D. Shevitz and B. Paden,''Lyapunov stability theory of nonsmooth systems", IEEE Trans. Automat. Contr., vol. 30, no. 9, pp. 1910-1914, 1994.
• [19] H.G. Tanner and K.J. Kyriakopoulos, "Nonholonomic motion planning for mobile manipulators", in Proc. Int. Conf. Robotics and Automation, vol. 2, pp. 1233-1238, 2000.
• [20] H.G. Tanner, S.G. Loizou and K.J. Kyriakopoulos, "Nonholonomic navigation and control of cooperating mobile manipulators", IEEE Trans. Rob. and Aut., vol. 19,no. 1, pp. 53-64, 2003.
• [21] M. Galicki, "Finite-time control of robotic manipulators", Automatica, vol. 51, pp. 49-54, 2015.
• [22] Galicki, M. (2016a) Constraint finite-time control of redundant manipulators, International journal of robust and nonlinear control, 27(4), pp. 639-660.
• [23] M. Galicki, "Finite-time-trajectory tracking control in a task space of robotic manipulators", Automatica, vol. 67, pp. 165-170,2016.
• [24] Galicki, M. (2017) Robust task space finite-time chattering-free control of robotic manipulators, J. Intell. Robot. Syst., 85, pp. 471-489.
• [25] M.W. Spong and M. Vidyasagar, Robot dynamics and control. New York: Wiley, 1989.
• [26] B. Siciliano, L. Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo, Robotics : modelling, planning and control. London: Springer Verlag, 2010.
• [27] M. Galicki, "Optimal kinematic finite-time control of mobile manipulators", in Proc. RoMoCo 2017 IEEE Explore, pp. 129-134, 2017.
• [28] Campion, G., G. Bastin, and Andrea-Novel B.D. (1996). Structural properties and classification of kinematic and dynamic models of wheeled mobile robots, IEEE Trans. Robot. Autom., vol. 12, no 1, pp. 47-62.
• [29] A.F. Filippov, Differential Equations with Discontinuous Right-hand Side, Kluwer, Dordrecht, Netherlands, 1988.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).