کنترل آرایش انعطاف پذیررهبر-پیرو ربات های پایه متحرک چرخدار مبتنی بر پسگام تلفیق شده با بیونرودینامیک

این مقاله به مسئله کنترل آرایش رهبر-پیرو برای ربات های پایه متحرک غیرهولونومیک، مبتنی بر کنترل کننده پسگام، در حضور موانع می پردازد. مدل سینماتیکی ربات و قید غیرهولونومیک آن معرفی شده، سپس به کمک تکنیک پسگام، رویکرد کنترل آرایش رهبر-پیرو، پیاده می شود. برای حل مسئله ی پرش های ناگهانی سرعت، در کنترل-کننده پسگام، از تلفیق نرودینامیک ملهم از بیولوژیک استفاده شده است. در پژوهش های پیشین از مدل فاصله-زاویه استفاده شده و فاصله و زاویه مطلوب ثابت فرض شده-اند. در این مقاله، به منظور افزایش انعطاف پذیری آرایش، این فرض محدود کننده حذف شده و فاصله و زاویه ی مطلوب، متغیر با زمان فرض می شوند. در ادامه، معادلات دینامیک خطا استخراج شده و کنترل کننده جدیدی طراحی می گردد. یک قانون کنترل کمکی نیز برای مشتق زاویه مرجع پیروها ارائه می شود تا پایداری مجانبی کلی پیروها و پایداری محلی کل آرایش را به کمک تئوری لیاپانوف تضمین کند. نمونه بارز از نیاز به تغییر فاصله و زاویه مطلوب، زمانی است که مانعی در مسیر پیرو وجود دارد که در مسیر رهبر آن نیست. برای اجتناب از برخورد پیرو با مانع، توابع متغیر با زمان مناسب برای فاصله و زاویه مطلوب انتخاب شده و در کنترل کننده جدید، جایگزین می-شوند. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهند که ربات پیرو می تواند رهبر بلادرنگ خود را، با کنترل کننده سینماتیکی پیشنهادی، دنبال کند درحالیکه از برخورد با موانع نیز اجتناب می نماید. به علاوه، ورودی های کنترلی در لحظه ی شروع و نیز به هنگام گذر از موانع، پرش های ناگهانی نداشته و قابل قبول هستند که این خود از دستاوردهای تلفیق بیونرودینامیک، با کنترل کننده پسگام است.