طراحي كنترل‌كننده چند متغيره غيرخطي و بهينه براي رديابي مسير ربات‌هاي متحرك غيرهولونوميك

A Nonlinear Optimal Multivariable Controller Design for Trajectory Tracking of Non-Holonomic Mobile Robots

ر اين مقاله يك كنترل­كننده غيرخطي چند متغيره با استفاده از روش كنترل پيش­بين براي رديابي مسير ربات­هاي متحرك غيرهولونوميك طراحي شده است. اساس اين روش، پيش­بيني پاسخ­هاي مدل غيرخطي ربات در بازه زمان پيش­بين با استفاده از بسط سري تيلور مي­باشد. قوانين كنترلي بهينه بر اساس كمينه كردن اختلاف بين پاسخ­هاي مطلوب و پيش­بيني شده خروجي­هاي سيستم به صورت تحليلي توسعه داده مي­شوند. قوانين كنترلي استخراج شده منجر به خطي­سازي فيدبك خواهند شد. در اينجا از مدل سينماتيكي غيرخطي ربات براي طراحي كنترل­كننده و شبيه­سازي­ها استفاده شده است. در ادامه، تحليل و ارزيابي سيستم كنترلي طراحي شده همراه با نتايج شبيه­سازي شده با استفاده از چندين مانور در شرايط مختلف، عملكرد بالاي كنترل­كننده در رديابي مسير مرجع هر مانور را نشان مي­دهند.

In this paper, a predictive approach is applied to design a nonlinear multivariable controller to generate trajectory tracking control commands of non-holonomic robots. In this method, the nonlinear responses of the mobile robot are predicted using Taylor series. The optimal control laws are analytically developed by minimizing the difference between the predicted and the desired responses of the system outputs. The obtained control laws lead to the feedback linearization. Here, the nonlinear kinematics model of mobile robot is used for design of the controller and simulations. The performed analyses along with the simulation results indicate that the designed controller can successfully track the reference trajectories with high performance in different maneuver conditions.