bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2024-22-1-91-99bsuir-3862Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSМетодика модельно-ориентированного проектирования алгоритмов управления мобильными роботамиMethodology for Model-Based Design of Mobile Robots Control AlgorithmsТатурМ. М.TaturМ. М.

Татур Михаил Михайлович, д-р техн. наук, проф., проф. каф. электронных вычислительных машин

220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6

Тел.: +375 17 293-85-64

Tatur Mikhail Mikchailovich, Dr. of Sci. (Tech.), Professor, Professor at Electronic Computing Machines Department

220013, Minsk, P. Brovki St., 6

Tel.: +375 17 293-85-64

tatur@bsuir.byИгнатюкН. С.IhnatsiukМ. S.

магистрант каф. проектирования информационно-компьютерных систем

г. Минск

Master Student at the Department of Information and Computer Systems Design

Minsk

КониковА. Д.KonikovА. D.

асп. каф. электронных вычислительных машин

г. Минск

Postgraduate at Electronic Computing Machines Department

Minsk

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics2024280220242219199Copyright © Татур М.М., Игнатюк Н.С., Коников А.Д., 20242024Татур М.М., Игнатюк Н.С., Коников А.Д.Tatur М.М., Ihnatsiuk М.S., Konikov А.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3862

Предложена формализованная методика модельно-ориентированного проектирования алгоритмов управления мобильными роботами. В основу методики положен альтернативный подход к разработке, когда сначала создается модель объекта управления, как инструмент проектирования, а затем разрабатываются алгоритмы управления. Это позволяет в процессе модельно-ориентированного проектирования найти наиболее удачные алгоритмы и подобрать параметры управления, близкие к оптимальным. В качестве примеров рассмотрены две типовые задачи из области управления мобильными платформами – управление торможением и рулением. Предложенная методика обладает достаточной унификацией, чтобы быть использованной при проектировании алгоритмов управления мобильными роботами различных типов, с разными системами позиционирования, принципами навигации и автопилотирования.

This article proposes the formalized methodology for model-based design of mobile platform management systems. The methodology is based on an alternative approach to development, when the model of controlled object is firstly created as a design tool, and then control algorithms are developed. This allows to find the most successful algorithms and select control parameters that are close to optimal in the process of model-based design. As examples, two typical tasks from the field of mobile platform management are given - braking and steering control. The proposed methodology has sufficient unification to be used in the design of control systems for mobile platforms of various types, with different positioning systems, principles of navigation and autopiloting.

алгоритм управленияматематическая модель объекта управлениямодельно-ориентированное проектированиесистемный анализадекватность моделиимитационное моделированиеcontrol algorithmmathematical model of the controlled objectmodel-based designsystem analysisadequacy of the modelimitational modelingReferencesТимофеев, А. Н. Навигация автономного мобильного робота на основе адаптивного нейронечеткого контроллера / А. Н. Тимофеев, Ф. Даееф // Автоматизация. Современные технологии. 2021. № 6. С. 268–272.Timofeev A. N., Daeef F. (2021) Navigation of an Autonomous Mobile Robot Based on an Adaptive Neuro-Fuzzy Controller. Automation. Modern Technologies. (6), 268–272 (in Russian).Тарасик, В. П. Методика имитационного моделирования режима испытаний на управляемость и устойчивость автомобиля при входе в поворот / В. П. Тарасик // Вестник Белорусско-Российского университета. 2019. № 2. C. 44–53.Tarasik V. P. (2019) Methodology for Simulation Testing of the Test Mode for Controllability and Stability of a Car When Entering a Turn. Bulletin of the Belarusian-Russian University. (2), 44–53 (in Russian).Chi, Zhang. Noboru Noguchi Development of Robot Tractor Associating with Human-Drive Tractor for Farm Work / Chi Zhang, Liangliang Yang, Ze Zhang // 5th IFAC Conference on Bio-Robotics. 2013. Vol. 46, Iss. 4. Р. 83–88. https://doi.org/10.3182/20130327-3-JP-3017.00022.Chi Zhang, Liangliang Yang, Ze Zhang (2013) Noboru Noguchi Development of Robot Tractor Associating with Human-drive Tractor for Farm Work. 5th IFAC Conference on Bio-Robotics. 46 (4), 83–88. https://doi.org/10.3182/20130327-3-JP-3017.00022.Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения: ГОСТ Р 57700.37–2021. Введ. 01.01.2022. М.: Российс. ин-т стандарт., 2021.State Standard GOST R 57700.37–2021. Computer Models and Simulation. Digital Twins of Products. General Provisions. Moscow, Russian Institute of Standardization (in Russian).Татур, М. Учебная задача моделирования системы управления торможением мобильной роботизированной платформы / М. Татур, М. Лукашевич, М. Шавердо // Space Engineering, Technologies & Exploration Anthology of Scientific Research Papers: Applied Curricula in Space Exploration and Intelligent Robotic Systems. Berlin, 2018. Р. 109–115.Tatur M., Lukashevich M., Shaverdo M. (2018) Training Task of Modeling the Braking Control System of a Mobile Robotic Platform. Space Engineering, Technologies & Exploration Anthology of Scientific Research Papers: Applied Curricula in Space Exploration and Intelligent Robotic Systems. Berlin. 109–115.Method of Reducing the Computational Complexity of Fuzzy Inference Algorithms for Implementation on a Microcontroller with Limited Computational Resources / M. G. Zhartybayeva [et al.] // Eurasian Journal of Mathematical and Computer Applications. 2019. Vol. 7, Iss. 1. P. 65–78.Zhartybayeva M. G., Tatur M. M., Shaverdo M. M., Iskakov K. T. (2019) Method of Reducing the Computational Complexity of Fuzzy Inference Algorithms for Implementation on a Microcontroller with Limited Computational Resources. Eurasian Journal of Mathematical and Computer Applications. 7 (1), 65–78.Gerdts, M. Solving Mixed-Integer Optimal Control Problems by Branch&Bound: A Case Study from Automobile Test-Driving with Gear Shift / М. Gerdts // Optimal Control Applications and Methods. 2005. No 26. Р. 1–18.Gerdts M. (2005) Solving Mixed-Integer Optimal Control Problems by Branch&Bound: A Case Study from Automobile Test-Driving with Gear Shift. Optimal Control Applications and Methods. (26), 1–18.Степанов, Д. Н. Метод коррекции оценки положения мобильного робота с использованием визуальной локации естественных ориентиров / Д. Н. Степанов, Е. Ю. Смирнова // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. Т. 18, № 11. C. 752–757. DOI: 10.17587/mau.18.752-757.Stepanov D. N., Smirnova E. Yu. (2017) Method for Correcting the Assessment of the Position of a Mobile Robot Using Visual Location of Natural Landmarks. Mechatronics, Automation, Control. 18 (11), 752–757. DOI: 10.17587/mau.18.752-757 (in Russian).Зенкевич, С. Л. Управление движением группы роботов в строю типа «конвой» / С. Л. Зенкевич, Хуа Чжу // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. Т. 18, № 1. C. 30–34. DOI: 10.17587/ mau.18.30-34.Zenkevich S. L., Hua Zhu (2017) Control of the Movement of a Group of Robots in a “Convoy” Formation. Mechatronics, Automation, Control. 18 (1), 30–34. DOI: 10.17587/mau.18.30-34 (in Russian).Моделирование алгоритмов управления автоматических трансмиссий по обеспечению плавного включения передач / А. В. Белевич [и др.] // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. Радиотехника. 2013, № 2. С. 40–44.Belevich A. V., Lutsky V. I., Odinets D. N., Tatur M. M., Nguyen Trung Tin, Duong Quoc Hoang (2013) Modeling Control Algorithms for Automatic Transmissions to Ensure Smooth Gear Shifting. Neurocomputers: Development, Application. Radio Engineering. (2), 40–44 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.