Sterowanie VFO dla monocykla w zadaniu stwarzania ścieżki nieparametryzowanej

• Autorzy: Michałek M. M.

Warianty tytułu

EN

The VFO control for a unicycle in a path-following task

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metoda VFO (ang. Vector-Field(s)-Orientation), zaproponowana dla modelu monocykla w pracy [7], pozwala na rozwiązanie dwóch klasycznych zadań sterowania - śledzenia trajektorii oraz sterowania do punktu - w zunifikowany sposób poprzez odpowiednią (re)definicję postaci tzw. pola wektorowego zbieżności. Do tej poty, nie istniała wersja sterownika VFO dla ostatniego z klasycznych zadań sterowania, a mianowicie dla zadania odtwarzania ścieżki. Niniejszy artykuł wypełnia tę lukę przedstawiając nową propozycję konstrukcji pola zbieżności dla problemu odtwarzania ścieżki wykorzystując koncepcję krzywej poziomicowej. Zastosowanie tej koncepcji pozwala na ominięcie zasadniczych ograniczeń związanych ze standardowym podejściem wykorzystującym opis ścieżki parametryzowany jej krzywoliniową długością. W pracy przedstawiono projekt reguły sterowania, analizę stabilności układu zamkniętego oraz wyniki symulacyjne działania sterownika dla modelu monocykla.

EN

The VFO (Vector- Field(s)-Orientation) method, proposed for the unicycle in the previous publications, allows one to solve two classical control tasks - trajectory tracking and set-point control - in a unified manner by re-definition of the so-called convergence vector field. However, the VFO control law was not available for the path following task so far. The paper fills this gap by introducing a novel form of the convergence vector field for the path-following problem utilizing the level curve approach. Thanks to this approach, one can avoid main limitations imposed by the standard methods which employs description of a reference path parametrized by a curvilinear abscissa.

Słowa kluczowe

PL

robotyka; sterowanie robotem; sterownik VFO; monocykl; ścieżka nieparametryzowana

EN

robotics; control of robot; VFO controller; Vector Field Orientation; unicycle; path following

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 195, t. 2
• Strony: 489--498
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., wykr.

Twórcy

autor

Michałek M. M.

• Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

Bibliografia

• [1] F. A. Cheein, G. Scaglia. Trajectory tracking controller design for unmanned vehicles: A new methodology. J. Field Robotics, 2014, wolumen 31, numer 6, s. 861-887 .
• [2] L. Consolini et al. Path following for the PVTOL aircraft. Automatica, 2010, wolumen 46, s. 1284-1296.
• [3] C. Canudas de Wit, B. Siciliano, G. Bastin. Theory of Robot Control. New York, Springer-Verlag 1996 .
• [4] M. Galicki. Path-constrained control of a redundant manipulator in a task space. Rob. Auton. Syst., 2006, wolumen 54, s. 234-243.
• [5] A. Isidori. Nonlinear Control Systems II. London, Springer 1999.
• [6] M. Michałek. A highly scalable path-following controller for N-trailers with off-axle hitching. Control Engineering Practice, 2014, wolumen 29, s. 61-73.
• [7] M. Michałek, K. Kozłowski . Vector-Field-Orientation feedback control method for a differentially driven vehicle. IEEE Trans. Cont. Syst. Technol., 2010, wolumen 18, numer 1, s. 45-65.
• [8] M. Michałek, K. Kozlowski. Feedback control framework for car-like robots using the unicycle controllers. Robotica, 20 12, wolumen 30, numer 4, s. 517-535.
• [9] M. Michałek, D. Pazderski. Sterowanie robotów mobilnych. Laboratorium. Poznań, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej 2012.
• [10] P. Morin, C. Samson. Motion control of wheeled mobile robots. In: Springer Handbook of Robotics Red. B. Siclliano, O. Khatib, s. 799-826. Springer 2008.
• [11] A. Morro, A. Sgorbissa, R. Zaccaria. Path following for unicycle robots with arbitrary path curvature. IEEE Trans. Robotics, 2011, wolumen 27, numer 5, s. 1016- 1023.
• [12] J. Płaskonka. Different kinematic path following controllers for a wheeled mobile robot of (2,0) type. J. Intell. Robot. Syst., 2015, wolumen 77, s. 481-498.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.