ردیابی مسیر زمانی برای ربات ترکتور-تریلر به روش کنترل پیش بین

سیستم ترکتور-تریلر یک ربات پایه متحرک چرخ دار متشکل از یک واحد چرخ دار مجهز به عملگر به نام ترکتور و یک یا چند واحد چرخ دار دیگر به نام تریلر است که به وسیله ی یک پین غیرفعال به هم متصل شده اند. در این مقاله فرض بر اینست که رانش سیستم بر عهده ی ترکتور است و تریلر غیرفعال می باشد. در این پژوهش، به مدل سازی در سطح سینماتیک پرداخته شده، لذا ورودی های سیستم، سرعت خطی تریلر و سرعت زاویه ای ترکتور فرض شده است. به دلیل فرض غلتش خالص در چرخ ها، با یک سیستم غیرخطی تحت قیود غیرهولونومیک روبرو هستیم. در این مقاله، برای اولین بار، کنترل پیش بین، جهت کنترل حرکت ترکتور-تریلر به کار برده شده است و هدف، ردیابی مسیر زمانی تریلر خواهد بود. پس از استخراج مدل سینماتیکی ترکتور-تریلر، یک مسیر هندسی قابل حصول به عنوان مسیر مرجع فرض می شود. با خطی سازی معادلات سیستم حول مسیر مرجع و استفاده از روش کنترل پیش بین مدل مبنا که بر پایه ی کنترل بهینه استوار است، یک قانون کنترلی برای تعقیب مسیر هندسی مرجع پیشنهاد می شود که همواره تابع هدف تعریف شده را کمینه می کند. با در نظر گرفتن اشباع عملگری در ورودی های سیستم، یک مساله ی بهینه سازی مقید، به صورت عددی حل خواهد شد. کنترلر طراحی شده در این مقاله، با کنترلر مرسوم و متداول تناسبی-انتگرال گیر-مشتق گیر، مقایسه و کارایی بهتر آن نشان داده خواهد شد. در پایان صحت و قوام کنترلر طراحی شده نسبت به اغتشاش و نامعینی در پارامترها، با شبیه سازی سیستم در نرم افزار متلب تصدیق خواهد شد.

کلیدواژه ها:

Tractor-Trailer ، Nonholonomic ، Model Predictive Control ، Trajectory tracking ، PID ، ترکتور-تریلر ، غیر هولونومیک ، کنترل پیش بین ، ردیابی مسیر زمانی ، تناسبی-انتگرال گیر-مشتق گیر