Điều khiển robot di động theo quỹ đạo có xét đến các yếu tố nhiễu từ bên ngoài
,
*
và
Article Sidebar
Full Text: 
PDF
Abstract
This study presents a control method for trajectory tracking of non-holonomic wheeled mobile robots (WMRs) under external disturbances. A Sliding Mode Dynamic Controller (DSMC) combined with the backstepping technique is proposed to enhance tracking accuracy and robustness. The dynamic model of the WMR is developed using the Lagrange equation, considering inertia, centrifugal and Coriolis forces, and disturbances. A PI-type sliding mode controller ensures stability, while the backstepping method improves precision. A saturation function is used to reduce chattering. Simulations in MATLAB/Simulink with circular, elliptical, and rectangular trajectories were performed under both disturbance-free and disturbed conditions. Results show the controller effectively tracks trajectories with fast convergence and strong adaptability, proving its potential for real-world applications.
Tóm tắt
Nghiên cứu này giới thiệu phương pháp điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động phi holonomic dưới tác động của nhiễu loạn bên ngoài. Bộ điều khiển trượt động lực (DSMC) kết hợp với kỹ thuật backstepping được đề xuất nhằm nâng cao độ chính xác và khả năng chống nhiễu. Mô hình động lực học của robot được xây dựng bằng phương trình Lagrange, có xét đến quán tính, lực ly tâm, Coriolis và nhiễu. Bộ điều khiển trượt kiểu PI đảm bảo ổn định, còn backstepping giúp cải thiện độ chính xác và hàm bão hòa được dùng để giảm hiện tượng rung. Mô phỏng trong MATLAB/Simulink được thực hiện với các quỹ đạo tròn, elip và hình chữ nhật trong hai điều kiện: không nhiễu và có nhiễu. Kết quả cho thấy bộ điều khiển bám quỹ đạo hiệu quả, hội tụ nhanh và thích nghi tốt, cho thấy tiềm năng ứng dụng thực tế.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Tài liệu tham khảo
Aydi, A., Djemel, M., & Chtourou, M. (2016). Robust sliding mode control for nonlinear uncertain discrete-time systems. In 17th International Conference on Sciences and Techniques of Automatic Control and Computer Engineering (STA) (pp. 657–662). IEEE https://doi.org/10.4236/ica.2015.61009
Cen, H., & Singh, B. K. (2021). Nonholonomic wheeled mobile robot trajectory tracking control based on improved sliding mode variable structure. Wireless Communications and Mobile Computing, 2021, Article ID 2974839 https://doi.org/10.1155/2021/2974839
Fukao, T., Nakagawa, H., & Adachi, N. (2000). Adaptive tracking control of a nonholonomic mobile robot. IEEE Transactions on Robotics and Automation, 16(5), 609–615 https://doi.org/10.1109/70.880805
Ha, V. T., Thuong, T. T., Thanh, N. T., & Vinh, V. Q. (2024). Research on Some Control Algorithms to Compensate for the Negative Effects of Model Uncertainty Parameters, External Interference, and Wheeled Slip for Mobile Robot. Tạp chí Actuators, 13, Article ID 31 https://doi.org/10.3390/act13010031
Hieu, L. T., & Cuong, N. H. (2024). So sánh chất lượng bản đồ 2D và 3D từ robot di động. Tạp chí Khoa học và Công nghệ – Đại học Đà Nẵng, 22(10), 13–17 https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/9295
Hieu, L. T., Thanh, V. C., Nhut, N. M., & Nguyen, N. K. (2022). Thiết kế robot di động SLAM sử dụng ROS với cơ cấu bốn bánh. Tạp chí Khoa học và Công nghệ – Đại học Thái Nguyên, 227(11), 42–49 https://doi.org/10.34238/tnu-jst.6113
Hiên, N. T., Hà, V. T., Lạp, V. Q., & Hải, B. H. (2024). Thiết kế và phát triển điều khiển bám lực kéo cho robot di động dựa trên mạng nơ-ron trong điều kiện có nhiễu và bất định. Tạp chí HUIH, Article ID 286 https://doi.org/10.57001/huih5804.2024.286
Kanayama, Y., Kimura, Y., Miyazaki, F., & Noguchi, T. (1991). A stable tracking control method for a non-holonomic mobile robot. In Proceedings IROS ’91: IEEE/RSJ International Workshop on Intelligent Robots and Systems (pp. 1236–1241). IEEE https://doi.org/10.1109/IROS.1991.174669
Klemm, V., Morra, A., Gallenmuller, L., Mannhart, D., Rohr, D., Kamel, M., Viragh, Y., & Siegwart, R. (2020). LQR-assisted whole-body control of a wheeled bipedal robot with kinematic loops. IEEE Robotics and Automation Letters, 5(3), 3745–3752 https://doi.org/10.1109/LRA.2020.2991060
Pham, T. T., Le, M. T., & Nguyen, C. N. (2021). Omnidirectional mobile robot trajectory tracking control with diversity of inputs. International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, 10(11), 346–352 https://www.ijmerr.com/uploadfile/2021/0913/20210913115034703.pdf
Shojaei, K., Shahri, A. M., Tarakameh, A., & Tabibian, B. (2011). Adaptive trajectory tracking control of a differential drive wheeled mobile robot. Robotica, 29(3), 391–402 https://doi.org/10.1017/S0263574710000202
Thai, N. H., Ly, T. T. K., Thiên, H., & Dzung, L. Q. (2022). Trajectory tracking control for differential-drive mobile robot by a variable parameter PID controller. International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, 11(8), 1369–1374 https://www.ijmerr.com/uploadfile/2022/0708/20220708035145641.pdf
Trang, T. T. T., & Tung, P. T. (2022). Điều khiển trượt PID cho robot di động toàn hướng. Tạp chí Khoa học và Công nghệ – Đại học Thái Nguyên, 227(8), 123–130 https://jst.tnu.edu.vn/jst/article/view/5460/pdf
Ye, H., & Wang, S. (2020). Trajectory tracking control for nonholonomic wheeled mobile robots with external disturbances and parameter uncertainties. International Journal of Control, Automation, and Systems, 18, 3015–3022 https://doi.org/10.1007/s12555-019-0643-y
Zidani, G., Drid, S., Chrifi-Alaoui, L., Benmakhlouf, A., & Chaouch, S. (2015). Backstepping controller for a wheeled mobile robot. In 2015 4th International Conference on Systems and Control (ICSC) (pp. 443–448). IEEE https://doi.org/10.1109/ICoSC.2015.7153286