Учет ограничений в задаче визуального позиционирования на основе управления с прогнозирующими моделями

Аннотация

Статья посвящена задаче визуального позиционирования произвольного полноприводного подвижного объекта на плоскости. На объекте жестко закреплена видеокамера, направленная на визуальный маркер, параллельный плоскости движения объекта. Маркер представляет собой квадрат, углы которого являются точками интереса. Управление объектом осуществляется путем задания вектора скоростей. Задача заключается в синтезе такого управления, которое обеспечит желаемое положение проекции визуального маркера в плоскости изображения. Задача осложняется тем фактом, что область видимости камеры ограничена, и при выходе проекции одного из углов маркера за пределы этой области, весь маркер перестает распознаваться. Таким образом, дополнительным требованием к управлению является постоянное удержание проекции маркера в пределах области видимости. Для решения задачи визуального позиционирования без учета ограничений, как правило, используется метод управления с визуальной обратной связью (visual servoing). Учет заданных ограничений возможен при использовании подхода управления с прогнозирующими моделями. Таким образом, в статье представлено решение задачи визуального позиционирования с учетом ограничений на перемещение проекции визуального маркера при помощи комбинации методов управления с визуального обратной связью и управления с прогнозирующими моделями. Для демонстрации работоспособности представленного подхода приводятся результаты экспериментов с компьютерной моделью полноприводного плоского объекта управления.