Динамика и управление автономным мобильным роботом с двумя соосными колесами

10 февраля 2010 года
Белотелов В.Н.
(Доклад по материалам диссертации, научный руководитель - проф. Мартыненко Ю.Г.)

В работе рассмотрена и исследована механическая система, представляющая собой перевернутый маятник, установленный на колесной паре. Для данной системы найдены стационарные решения, которые представляют собой двухпараметрическое семейство окружностей, движение по которым осуществляется с постоянной скоростью. Исследована управляемость линеаризованной модели и построен алгоритм управления в виде линейной обратной связи, который стабилизирует движение аппарата по окружности заданного радиуса (в т.ч. и по прямой) с заданной постоянной продольной скоростью. Данный алгоритм обеспечивает максимальную область притяжения вертикального положения маятника в случае ограничений на управляющие воздействия (напряжения на электродвигателях).

Исследованы различные системы датчиков, при помощи которых возможно определить фазовый вектор системы и замкнуть обратную связь. Рассмотрена задача минимизации количества датчиков. Показана возможность определения вектора фазовых переменных при помощи двух датчиков углов поворота колес относительно корпуса. Для этого построен модифицированный наблюдатель Люенбергера. Численные эксперименты подтвердили практическую возможность использования наблюдателя в данной задаче.