Моделювання системи стабілізації обладнання мобільного робота в умовах руху по місцевості з нахилом та нерівностями

Н.І. Бурау, д-р техн. наук, А.В. Осовцев, аспірант
Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»
Київ, Україна, 03056, Київ, пр-т Берестейський, 37
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Èlektron. model. 2024, 46(3):114-125

https://doi.org/10.15407/emodel.46.03.114

АНОТАЦІЯ

Статтю присвячено розробці системи стабілізації та наведення обладнання, яке вста­новлюється на наземних малорозмірних мобільних роботах колісного типу. При експ­луатації таких об’єктів виникають проблеми, зумовлені режимами руху, подоланням пе­решкод, рухом по місцевості з різним типом і профілем рельєфу. Під час такого руху виникають збурення місця встановлення обладнання, що призводить до відхилення його від площини горизонту. Для забезпечення вимог точності у широкому діапазоні швидкостей руху та умов експлуатації мобільних роботів використовується система стабілізації.

Проведено моделювання системи стабілізації при дії зовнішніх збурень, викликаних впливом руху мобільного робота місцевістю зі складним профілем у поєднанні з нахилом різної крутизни поверхні руху. Роз­роблено схему моделювання системи стабілізації з базовою структурою та з додатково введеним пропорційно-інтегруючим регулятором, згенеро­вано реалізації різних видів збурень комбінацією різних кутів нахилу та різних класів профілю доріг. В результаті моделювання отримано ча­сові реалізації реакції системи на згенеровані збурення, які є залежнос­тями похибки стабілізації, визначено середньоквадратичні відхилення та максимальне значення кута відхилення місця вста­новлення обладнання від площини горизонту.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

мобільні роботи, система стабілізації, моделювання, нахил площини руху, профіль, похибка стабілізації.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Rubio F., Valero F., Liopis-Albert C. A review of mobile robots: Concepts, methods, theoretical framework, and applications. International Journal of Advanced Robotic Systems. 2019, No. 2. P. 1—22. DOI: 1177/1729881419839596
2. Герасін О.С. Аналіз особливостей мобільних роботів багатоцільового призначення. Наукові праці. Комп’ютерні технології. 2014, Т. 250, Вип. 238. С. 25—
3. Brunete A, Ranganath A, Segovia S, et al. Current trends in reconfigurable modular robots design. International Journal of Advanced Robotic Systems. 2017, No. 14(3). 1—21. DOI: 10.1177/1729881417710457.
4. Осовцев А.В. Класифікація багатоцільових мобільних роботів. ХVI Всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Погляд у майбутнє приладобудування”: збірник праць, Київ, 2023. С. 29—
5. Бурау Н.І., Осовцев А.В. Аналіз ефективності системи стабілізації обладнання мо­більного міні-робота  на  місцевості зі складним  профілем.  Вчені  записки  ТНУ ім. В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 2023. № 5 (34 (73)). С. 99— DOI: 10.32782/ 2663-5941/2023.5/17.
6. Sushchenko O.A., Salyuk O.O., Yehorov S.H. Simulation of Inertially Stabilized Platforms. Electronics and control systems. 2022. № 3. 40—46. DOI: 10.18372/1990-5548.73.17011.
7. Olha Sushchenko, Andriy Goncharenk. Design of Robust Systems for Stabilization of Unmanned Aerial Vehicle Equipment. International Journal of Aerospace Engineering. Volume 2016, Article ID 6054081, 10 pages DOI: 1155/2016/6054081.
8. Zhang, Z., Hu, X., Gao, Y., Hou, X. Robust and Adaptive Stabilization Controllers of State-Constrained Nonholonomic Chained Systems: A Discontinuous Approach. 2024, 12, 59, 19 pages. DOI:10.3390/ math12010059.
9. Zhao Yao, J ie L iu, Yungong LI, Xaohao LI, Zhanyi Zhang. Design and Implementation of a Flexible GYRO Stabilized Platform. Advances in Computer Science Research, volume 75. 7th International Conference on Mechatronics, Computer and Education Informationization (MCEI 2017). 2017. 810—816.
10. Maciej Dorczuk. Modern weapon systems equipped with stabilization systems: division, development objectives, and research problems. Scientific Journal of the Military University of Land Forces. Volume 52, Number 3(197). P. 651—659 DOI: 10.5604/01.3001.0014.3959.
11. Вознюк А.І. Аналіз параметрів системи непрямої стабілізації рухомих об’єктів під час руху пересіченою місцевістю. Вісник НТУУ «КПІ». Серія приладобудування. Вип. 54(2). С. 20—26.
12. Нанівський Р.А. Моделювання динаміки колісних транспортних засобів під час руху шляхом із нерівностями. Вісник машинобудування та транспорту. 2022, Т. 16, № 2. С. 72—80. DOI: 31649/2413-4503-2022-16-2-72-80.
13. Бурау Н.І., Вознюк А.І., Осовцев А.В., Шаблій А.С. Аналіз впливу нерівностей місцевості на ефективність стабілізації обладнання рухомого об’єкта. Вісник інженерної академії України. 2017, № 2. С. 220—225.
14. Богомолов В.О., Клименко В.І., Шилов А.І., Алексєєв Р.В. Моделювання дорожньої поверхні для розрахунку динаміки руху транспортних засобів. Автомобільний транспорт. 2011, Вип. 29. С. 37—42.

Повний текст: PDF