Разработка системы управления мобильных роботов с использованием нечетких моделей

• Автор: Цюй Дуньюэ
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Глава 1. Анализ особенностей и характеристик мобильных роботов

1.1. Анализ характерных особенностей колесных мобильных роботов и описание областей применения
1.1.1. Мобильные роботы: решаемые задачи, области применения, обобщенный состав и классификация

1.1.2. Обзор типичных видов мобильных роботов

1.1.3. Мобильные роботы производства КНР

1.2.Особенности управления мобильными роботами

1.2.1. Устройство управления робота

1.2.2. Особенности систем управления мобильных роботов

1.2.3. Особенности управления человеком-оператором средствами передвижения

1.2.4. Направления развития мобильных роботов

1.3. Выводы по главе

Глава 2. Разработка математической модели для управления колесными мобильными роботами
2.1. Конструкция колесных роботов
2.2. Модели движения колесных роботов
2.2.1. Динамические модели колесных роботов
2.2.2. Кинематические модели колесных роботов
2.3. Управляющие модели колесных роботов
2.3.1. Управляемая кинематическая модель колесного робота
2.3.2. Управляемая динамическая модель колесного робота
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Управление мобильным роботом на основе нечетких моделей
3.1. Теория нечеткой логики
3.1.1. Нечеткое множество
3.1.2. Нечеткая логика

3.1.3. Системы нечеткого вывода
3.2. Нечеткие системы управления
3.2.1 Обобщенная структура нечеткого регулятора
3.2.2. Типовые структуры нечетких систем управления
3.2.3. Синтез нечетких регуляторов
3.2.4. Особенность управления нечетких систем
3.2.5. Способ организации управления движением мобильного робота
3.3. Нечеткая модель управления колесным роботом
3.3.1. Постановка задачи управления колесным роботом на основе нечеткой логики
3.3.2. Построение базы нечетких лингвистических правил
3.3.3. Операции с нечеткими множествами
3.4. Выводы по главе
Глава 4. Моделирование мобильных роботов на основе колесных роботов РЗ-БХ
4.1. Системы технического зрения колесного робота
4.2 Разработка системы управления колесным роботом РЗ-БХ
4.2.1. Моделирование в среде МАТЬАВ
4.2.2 Динамическое управление колесным роботом РЗ-БХ
4.2.3 Кинематическое управление колесным роботом РЗ-БХ
4.2.4 Нечеткое управление колесным роботом РЗ-БХ
4.3 Выводы по главе
Заключение
Литература

Актуальность темы. В настоящее время в мире интенсивно расширяются области исследований и использования мобильных роботов - меха-тронных систем, базирующихся на последних достижениях механики, микропроцессорной техники, контрольно-измерительных систем, информатики и теории управления.
Для успешного выполнения обширного круга задач роботы должны обладать как мобильностью, так и способностью интерпретировать, планировать и автоматически выполнять полученное задание, используя бортовую вычислительную систему. Их особенность - возможность достижения заданной цели в неопределенной внешней среде, избегая столкновений со стационарными препятствиями и подвижными объектами.
Сейчас уверенное функционирование мобильных роботов может быть обеспечено в относительно знакомых и хорошо структурированных рабочих пространствах. Развиты методы управления роботами на основе хорошо сформулированных моделей и алгоритмов. При работе в незнакомом или изменяющемся окружении мобильный робот должен обладать способностью адаптироваться к изменениям в окружающей среде, реагировать на непредусмотренные ситуации и действовать на основании предыдущего опыта. Таким образом, робот нуждается в системе управления с элементами искусственного интеллекта[ 12,17,18,40,54,61,85].
Колесные роботы предназначены для инспектирования помещений или перемещения различных предметов от одного пункта к другому в неструктурированном, и поэтому не всегда безопасном для человека рабочем пространстве. Первые попытки создания промышленных колесных роботов были связаны с построением гибких производственных систем. Движение осуществлялось по магнитной полосе, помещенной в цехе на глубине нескольких десятков сантиметров от пола, или по светоотражающей полосе на полу цеха.
Как объект управления колесный робот является многоканальной нелинейной динамической системой. Несмотря на то, что к настоящему времени

Рис.2.10. Основная динамическая модель колесного робота
2.2.2. Кинематические модели колесных роботов
Для определенности, выделим два основных модуля колесной системы 1
с углами поворота колес р , /? и вспомогательные модули с углами поворота Р ,•••,/? . Введем следующие обозначения.

*у2
у21 г21

= СігД,
= СТ2Р,
с[ 12
СТ2 0 1 м