Глава 1
ОБЗОР МЕТОДОВ И ПОДХОДОВ К СИНТЕЗУ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПОДВИЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ
В главе 1 анализизуруются проблемы в области конструирования систем управления движением, к наиболее важным из которых относится задача построения управления нелинейными, многосвязными системами, автономно функционирующими в условиях неопределенности параметров и возмущений, при наличии стационарных и нестационарных препятствий.
Рассматриваются полные модели движения подвижных объектов (ПО) на базе летательных аппаратов и колесных тележек, обсуждаются вопросы их упрощения, приводится структура их моделей, отражающая их многосвязность и нелинейность. Представлен обзор существующих методов и подходов к синтезу законов и систем управления динамическими объектами, описываемыми рассмотренными уравнениями движения, обсуждаются их достоинства и недостатки.
Глава 2
АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И СИНТЕЗ ОБОБЩЕННЫХ ПОЗИЦИОННО-ТРАЕКТОРНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПО
Подход к задачам управления, и не только подвижными объектами, требует наличия определенных этапов в процессе их решения. И первый из них – это вывод корректных математических моделей, с различной степенью адекватности отражающих тот или иной реальный объект или процесс, а также исследование важнейших качественных свойств объекта управления, например, управляемости. На основе математических моделей динамики и кинематики подвижных объектов (ПО) и манипуляционных модулей (ММ), рассмотренных в главе 1, анализируется свойство управляемости ПО, а также предлагаются модели динамики ММ в пространстве задаваемых многообразий.
Предлагается также процедура формирования траекторий движения ПО, удовлетворяющих поставленным задачам организации движения ПО. Осуществлена общая постановка задачи синтеза позиционно-траекторных законов управления ПО и изложена процедура их решения. Рассмотрены законы позиционно-траекторного управления при различных упрощающих предположениях о математической модели движения.
Приведены структурно-алгоритмические решения замкнутых систем и получены условия устойчивости планируемых траекторий. Предложена процедура оценки потребной энерговооруженности ПО и среднеквадратичного отклонения от заданной траектории.
Глава 3
УПРАВЛЕНИЕ ПОДВИЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ В АПРИОРИ НЕФОРМАЛИЗОВАННЫХ СРЕДАХ
Предлагаются структурно-алгоритмические решения для управления автономными мобильными роботами при их движении в среде с препятствиями в условиях неопределенности. При этом точечные препятствия трансформируются в репеллеры посредством синтезируемых управлений. Приведены примеры синтеза и результаты моделирования.
Рассмотрен подход к организации движений подвижных объектов в априори неформализованных средах. Новизна предлагаемых решений заключается во введении бифуркационного параметра для формирования режимов неустойчивого движения при переходе из одного устойчивого состояния в другое. Предлагаемый подход снижает требования к интеллектуальным технологиям планирования и управления, не требует предварительного картографирования, а также наличия сложной системы навигации.
Приведены результаты моделирования движения робота на базе колесной тележки в средах со стационарными и нестационарными целевыми точками и препятствиями различной формы.
Глава 4
ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ОБЪКТОВ ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ
Необходимость обеспечения эффективного функционирования ПО представляет собой достаточно актуальную проблему при организации их движения. В зависимости от характера решаемой задачи, учета свойств робота и среды, критерии функционирования могут быть различными. При движении ПО в экстремальных средах или при наличии противодействия на передний план выступает необходимость минимизации времени перемещения ПО из произвольной точки пространства в заданную. Причем обеспечение позиционирования ПО в заданную точку требует использования процедуры оптимизации как на стадии планирования перемещений, так и на этапе их отработки.
