Геометрический подход к решению задачи для машин Дубинса при формировании программных траекторий движения
Аннотация:
Предмет исследования. Рассмотрен подход к формированию управляющих программных траекторий движения подвижных объектов (самолетов, судов) как решение оптимальной по быстродействию задачи для машин Дубинса. Метод. Предложено вместо прямого решения принципа максимума Понтрягина воспользоваться простым перебором возможных стратегий управления с целью определения среди них оптимальной по быстродействию. Основные результаты. Решена задача поиска кратчайшей траектории движения объекта из одной точки в другую, причем для обеих точек заданы их координаты и курсовые углы. Заданы три абсолютных значения радиусов циркуляции, соответствующие сигналам управления на каждом из трех участков траектории. Задача поиска кривых Дубинса сводится к поиску параметров двух промежуточных точек, в которых происходит смена управления. Рассмотрены возможные направления вариантов смены управлений с учетом имеющихся ограничений. Вычислены длины траекторий движения и выбрана оптимальная. Решена задача построения траектории, которая обеспечит гладкое сопряжение двух прямолинейных фрагментов траекторий и проходит через точку их пересечения. Решение задачи поиска оптимальной траектории движения с использованием машины Дубинса дает единственную траекторию. Предлагаемый метод рассматривает нескольких допустимых по ограничениям траекторий, из которых перебором выбирается оптимальная. Наличие нескольких допустимых стратегий дает преимущества при выборе траектории в зависимости от окружающей обстановки. Практическая значимость. Вместо прямого решения принципа максимума Понтрягина используется простой перебор возможных стратегий управления с целью определения среди них оптимальной по быстродействию, что обусловлено ограниченным для машин Дубинса количеством возможных стратегий управления. Физически ограничения на управление (радиус поворота) связаны с ограниченностью угла поворота руля. Простота аналитических расчетов для каждой стратегии позволяет выполнять эти расчеты в реальном времени. Быстрота расчетов для задачи определения оптимальной траектории связана с тем, что в предложенном методе не требуется выполнение сложных расчетов для решения задачи нелинейной оптимизации, следующей из принципа Понтрягина.
Ключевые слова:
Постоянный URL
Статьи в номере
- Особенности изображений воды, льда, снега, предметов и человека, формируемых гибридной телевизионной камерой в ближнем инфракрасном диапазоне
- Анализ периодически текстурированных кремниевых солнечных элементов с использованием технологии моделирования TCAD
- Сцинтилляционные датчики гамма-излучения на основе твердотельных фотоумножителей в составе беспроводных сетей промышленного интернета
- Повышение качества сетевого управления технологическими процессами
- Дрейф двумерных вакансионных островков на поверхности Si(100) в условиях электромиграции
- Исследование фотокаталитических свойств композитов хитозан-TiO2 для разложения пирена
- Кинетика трансформации формы эшелонов атомных ступеней на поверхности Si(001) в условиях электромиграции
- Аномальный диффузионный профиль адатомов на экстремально широких террасах поверхности Si (111)
- Методика эксперимента для оценивания вероятности и опасности реализации сетевых атак в автоматизированных системах
- Метод отбора мета-признаков на основе фреймворка Auto-sklearn
- Автоматическое построение дерева диалога по неразмеченным текстовым корпусам на русском языке
- Обобщенное программирование с комбинаторами и объектами
- Машинное обучение байесовской сети доверия как инструмента оценки интенсивности процесса по данным из социальной сети
- Модели реструктуризации программного обеспечения для языка объектно-ориентированного программирования с использованием алгоритма нечеткой кластеризации
- Концепция управления сетевой структурой интеллектуальных устройств в условиях цифровой трансформации энергетической отрасли
- Защита изображений лиц от распознавания в социальных сетях: способы решения и их перспективы
- Избыточные модели контролепригодных распределенных вычислительных систем реального времени
- Исследование влияния толщины базы на фотоэлектрические параметры кремниевых солнечных элементов с использованием новых TCAD алгоритмов
- Сбалансированный алгоритм гибридного метода крупных частиц и его проверка на некоторых тестовых задачах
- Архитектура системы полнотекстового поиска по речевым данным на основе глобального индекса
- Оценка кровоснабжения мозга через интактный череп с использованием визуализирующей фотоплетизмографии