کنترل بهینه ربات زمینی چرخدار غیر‌هولونومیک با کنترل‌کننده LQG

Abstract

در این مقاله به کنترل بهینه ربات زمینی چرخدار غیرهولونومیک براساس کنترل‌کننده LQG پرداخته شده است. به‌دلیل غیرخطی بودن معادلات سینماتیکی حاکم بر این ربات‌ها، کنترلگرهای غیرخطی نقش مهمی را در کنترل آن‌ها برعهده دارد. در این مقاله پارامترهای معادلات سینماتیکی حاکم به کمک روش‌های شناسایی سیستم‌ها و براساس داده‌های آزمایش استخراج شده است. مدل‌های گسسته خطی در پارامتر در نظر گرفته شده و مرتبه بهینه‌ی مدل و کارایی مدل با کمک آزمون‌های آماری بدست آورده ‌شده است. پارامترهای مدل با روش حداقل مربعات (LS) و نحوه همگرایی پارامترهای مدل با روش حداقل مربعات بازگشتی (RLS) با ضریب فراموشی تخمین زده شده‌اند. با استخراج و صحت‌سنجی مدل گسسته خطی با داده‌های آزمایش عملی، امکان طراحی کنترلگرهای خطی میسر گردیده‌اند. بدین منظور کنترلگر بهینه LQG برای ردیابی مسیر هدف توسط ربات زمینی چرخدار طراحی شده که در آن با کمک تخمین‌گر کالمن، امکان تخمین بخشی از متغیرهای حالت که در دسترس نبوده‌اند، میسر گردیده است. به‌کارگیری کنترلگر خطی بهینه به همراه شناسایی سیستم، موجب سادگی و کاهش حجم محاسبات در مقایسه با کنترلگرهای غیرخطی گردیده است. در نهایت کنترلگر طراحی‌شده در محیط نرم‌افزار متلب- سیمولینک شبیه‌سازی شده است و نتایج نشان‌دهنده کارایی مناسب کنترلگر در ردیابی مسیر مطلوب می‌باشد.