Please use this identifier to cite or link to this item: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/29867
Title: Управління рухом колісної мобільної робототехнічної системи засобами нечіткої логіки
Other Titles: Управление движением колесной мобильной робототехнической системы средствами нечеткой логики
Motion control of wheeled mobile robotic system using fuzzy logic
Authors: Ваврук, Ірина Євгенівна
Bibliographic description (Ukraine): Ваврук І. Є. Управління рухом колісної мобільної робототехнічної системи засобами нечіткої логіки : автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук : 05.13.23 – системи та засоби штучного інтелекту / Ірина Євгенівна Ваврук ; Міністерство освіти і науки України, Національний університет «Львівська політехніка». – Львів, 2015. – 22 с. – Бібліографія: с. 16–18 (19 назв).
Issue Date: 2015
Publisher: Національний університет "Львівська політехніка"
Keywords: нечітка логіка
мобільна робототехнічна система
система нечіткого виведення
функція належності
лінгвістична змінна
нечеткая логика
мобильная робототехническая система
система нечеткого вывода
функция принадлежности
лингвистическая переменная
fuzzy logic
mobile robotic system
fuzzy inference systems
membership function
linguistic variable
Abstract: Дисертаційна робота присвячена розв’язанню важливої наукової задачі – розробці моделі, методів та засобів на основі нечіткої логіки для автономного управління рухом колісної МРС в реальному часі. В дисертації вперше розроблено метод нечіткого управління рухом МРС, який за рахунок доповнення нечіткої логіки лінійною регресією забезпечує зменшення обчислювальної складності алгоритму управління порівняно з методом Мамдані в середньому на 16% та забезпечує можливість руху МРС в динамічному середовищі в реальному часі. Вперше розроблено імітаційну модель для генерування бази даних, що за рахунок використання нейронечіткого Т-контролера забезпечує підвищення точності визначення коефіцієнтів лінійної регресійної моделі, що забезпечує підвищення точності управління рухом порівняно з методом Мамдані в середньому на 18%. Для підвищення точності і швидкодії управління запропоновано використовувати програмну реалізацію нейронечіткого Т-контролера - Т-Controller Workshop, що базується на використанні моделі геометричних перетворень для обчислення точного значення вихідної змінної. Вдосконалено метод визначення кута повороту МРС, який за рахунок врахування коефіцієнтів активації одержаних кутів повороту в різних режимах руху забезпечує зменшення шляху доїзду до цілі. Вдосконалено метод вибору значень параметрів руху колісної МРС, що за рахунок знаходження необхідного кута повороту та відповідної швидкості руху на кожній ітерації руху МРС в умовах зміни характеристик колісної МРС забезпечує зменшення часу доїзду до цілі. Розроблено програмні засоби, які забезпечують візуалізацію траєкторії руху МРС та управління рухом МРС в реальному часі з використанням мікроконтролерної плати Arduino. Диссертация посвящена решению важной научной задачи - разработке моделей, методов и средств на основе нечеткой логики для автономного управления движением колесной мобильной робототехнической системы в реальном времени. В диссертации впервые разработан метод нечеткого управления движением колесной МРС, который за счет дополнения нечеткой логики линейной регрессией обеспечивает уменьшение вычислительной сложности алгоритма по сравнению с методом Мамдани в среднем на 16%. Разработана структура системы автономного управления движением, особенностью которой является наличие совокупности модулей, реализующих различные режимы движения. Для решения поставленной задачи движения к цели в среде с неизвестными параметрами и имеющимися препятствиями предложено реализовывать такие режимы движения: режим движения вдоль правой стены, режим движения вдоль левой стены, режим движения объезда препятствия, режим движения к цели. Осуществлена разработка базы продукционных правил, определены функции принадлежности входных и выходных лингвистических переменных. Усовершенствован метод определения угла поворота МРС, который за счет учета коэффициентов активации для углов поворота в различных режимах движения обеспечивает уменьшение траектории при движении к цели. Предложено определение эффективного угла поворота осуществлять линейным объединением значений углов поворота режимов движения с использованием коэффициентов, выражающих степень активации каждого отдельного режима. Впервые разработана имитационная модель управления движением мобильной робототехнической системы для генерирования базы данных, которые влияют на определение коэффициентов линейной регрессионной модели, которые используются при исчислении значений параметров движения системы (скорости и углов поворота). Для повышения точности и быстродействия управления предложено использовать программную реализацию нейронечеткого Т-контроллера, который использует нечеткую модель геометрических преобразований - Т-Controller Workshop для вычисления точного значения выходной переменной. При этом осуществляется повышение точности определения коэффициентов линейной регрессионной модели и повышение точности управления движением по сравнению с методом Мамдани в среднем на 18%. Усовершенствован метод выбора значений параметров движения колесной МРС, что за счет выбора соответствующего угла поворота и скорости движения при каждой итерации движения МРС в условиях изменения значений характеристик колесной МРС обеспечивает уменьшение времени проезда к цели. Основной особенностью разработанного метода является осуществление коррекции угла поворота МРС, учитывая ее характеристики, и определения необходимой скорости робототехнической системы, в зависимости от того, насколько близко находятся препятствия и цель от нее. Разработаны программные средства, обеспечивающие визуализацию траектории движения МРС и управления движением МРС в реальном времени с использованием микроконтроллерной платы Arduino. The thesis is devoted to the solution of important scientific problem - the development of models, methods and tools based on fuzzy logic for autonomous motion control of wheeled mobile robotic system in real-time. For the first time the method of mobile robotic system motion control, which through a combination of fuzzy logic and linear regression would reduce the complexity of the control algorithm is developed. This ensures reducing the complexity of the control algorithm compare to Mamdani method in general to 16% and it provides the ability of mobile robotic system motion at dynamically changing environment in real time. For the first time a simulation model of a mobile robotic motion control system is developed, which is used to generate database. The usage of neural model T-controller to determine output crisp values enhances the accuracy of the linear regression model coefficients calculation. It enhances the accuracy of mobile robotic system movement compare to Mamdani method in general to 18%. Method for determining the angle of rotation of a mobile robotic system that by taking into account rotation angles and activation coefficients in different modes of motion is improved. It is used for reduction trajectory of mobile robotic system movement. Method of selecting the appropriate motion parameters, such as speed and rotation angle by taking into account changes at the parameters of a mobile robotic system is improved. The software tools that provide visualization of the trajectory of the mobile robotic system and motion control of mobile robotic system in real time using a Arduino microcontroller board are developed.
URI: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/29867
Content type: Autoreferat
Appears in Collections:Автореферати та дисертаційні роботи

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
avt_Vavruk.pdf485,49 kBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.