Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu hệ thống xây dựng bản đồ, lập quỹ đạo và điều khiển bám quỹ đạo cho robot tự hành bốn bánh đa hướng

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật "Nghiên cứu hệ thống xây dựng bản đồ, lập quỹ đạo và điều khiển bám quỹ đạo cho robot tự hành bốn bánh đa hướng" nghiên cứu tổng quan về tình hình nghiên cứu, mô hình hóa và các phương pháp điều khiển cho FWOMR. Các thuật toán điều khiển bám quỹ đạo cho robot; Nghiên cứu và đề xuất thuật toán bám quỹ đạo (định hướng thuật toán điều khiển dự báo MPC) và kết hợp với thuật toán điều hướng TEB nhằm đảm bảo chất lượng bám, tốc độ, tránh các vật cản tĩnh và động đáp ứng thời gian thực của hệ thống.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu hệ thống xây dựng bản đồ, lập quỹ đạo và điều khiển bám quỹ đạo cho robot tự hành bốn bánh đa hướng i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ -------------------------- ĐỖ QUANG HIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG XÂY DỰNG BẢN ĐỒ, LẬP QUỸ ĐẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CHO ROBOT TỰ HÀNH BỐN BÁNH ĐA HƯỚNG Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 9 52 02 16 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội – Năm 2022 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ -------------------------- ĐỖ QUANG HIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG XÂY DỰNG BẢN ĐỒ, LẬP QUỸ ĐẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN BÁM QUỸ ĐẠO CHO ROBOT TỰ HÀNH BỐN BÁNH ĐA HƯỚNG Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 9 52 02 16 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS Lê Trần Thắng 2. GS.TS Phan Xuân Minh Hà Nội – Năm 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác, các dữ liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ. Hà nội, ngày … tháng … năm 2022 Tác giả luận án Đỗ Quang Hiệp ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới TS. Lê Trần Thắng và GS.TS Phan Xuân Minh đã tận tình hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận án này. Tác giả xin gửi lời trân trọng cảm ơn tới Ban Giám đốc Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Thủ trưởng và cán bộ, nhân viên Phòng Đào tạo, Thủ trưởng Viện Tự động hóa KTQS và các thầy, cô giáo đã truyền đạt kiến thức, động viên, giúp đỡ và tạo môi trường nghiên cứu thuận lợi nhất để tác giả hoàn thành công trình của mình. Tác giả xin cảm ơn tới Ban Giám hiệu trường Đại học Kinh tế- Kỹ thuật Công nghiệp, Ban Chủ nhiệm khoa Điện và các đồng nghiệp nơi công tác đã tạo điều kiện tốt nhất để luận án được hoàn thành. Cuối cùng, tác giả xin gửi tới gia đình, bạn bè, người thân lời cảm ơn sâu sắc nhất vì đã động viên, giúp đỡ và đồng hành cùng tác giả trong suốt thời gian qua. Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2022 Tác giả luận án iii MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................ vi DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.....................................................................................x MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ ROBOT TỰ HÀNH BỐN BÁNH ĐA HƯỚNG .......6 1.1. Tổng quan và mô hình hóa FWOMR...................................................................6 1.1.1. Tổng quan về FWOMR .....................................................................................6 1.1.2. Mô hình hóa FWOMR ......................................................................................8 1.1.3. Cấu trúc hệ thống điều khiển robot tự hành ....................................................17 1.2. Một số thuật toán điều khiển bám quỹ đạo cho FWOMR thông dụng ..............19 1.2.1. Bộ điều khiển PID cho FWOMR ....................................................................20 1.2.2. Bộ điều khiển trượt cơ bản cho FWOMR .......................................................21 1.2.3. Thuật toán điều khiển mặt trượt động cho FWOMR ......................................24 1.2.4. Thuật toán điều khiển dự báo tựa mô hình (MPC) .........................................26 1.3. Hệ điều hành ROS ..............................................................................................28 1.3.1. Giới thiệu về ROS ...........................................................................................28 1.3.2. Mục tiêu của ROS ...........................................................................................28 1.3.3. Các hoạt động của ROS ..................................................................................29 1.3.4. Sự tương tác giữa các nút trong ROS .............................................................30 1.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .......................................31 1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ...................................................................31 1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ....................................................................35 1.5. Kết luận chương 1 ..............................................................................................38 Chương 2. THUẬT TOÁN BẢN ĐỒ HÓA MÔI TRƯỜNG VÀ ĐỊNH VỊ ĐỒNG THỜI CHO FWOMR ................................................................................................40 2.1. Hệ thống nhận thức của FWOMR ..................................................... ...