Компенсация внешних возмущений в задаче визуального позиционирования мобильного робота

Аннотация

В работе рассматривается задача визуального позиционирования полноприводного мобильного омни-колесного робота относительно внешнего визуального маркера в виде квадрата, описываемого координатами четырех угловых точек. На корпусе робота жестко закреплена видеокамера. Управление роботом осуществляется путем задания силы тяги в продольном и нормальном направлениях, а также заданием вращающего момента. Задача заключается в том, чтобы проекция визуального маркера в плоскости изображения оказалось в желаемом положении, при этом задан ряд требований к динамике управляемого движения, в частности при наличии внешнего постоянного или периодического возмущения. Предлагаемое решение состоит в комбинации подходов управления с визуальной обратной связью и использования особого многоцелевого регулятора, который позволяет разбить изначально сложную задачи на более простые, которые могут решаться относительно независимо друг от друга. Приводится описание процесса синтеза такого регулятора для учета требований в различных режимах движения. Полученная обратная связь обеспечивает асимптотическую устойчивость, астатизм замкнутой системы по отношению к постоянному возмущению, а также минимизацию интенсивности реакции управляющего сигнала на полигармонические возмущения с известными частотами. Эффективность описанного подхода демонстрируется на примере экспериментов с компьютерной моделью мобильного робота в режиме собственного движения, при наличии постоянного внешнего возмущения и в случае полигармонического возмущения с тремя гармониками.