Построение на базе задачи машины Дубинса опорных траекторий движения объектов с учетом постоянных внешних воздействий
Аннотация:
Предмет исследования. Рассмотрен основанный на решении задачи машины Дубинса подход к формированию опорных траекторий движения подвижных объектов (судов, беспилотников) из начальной в заданную конечную конфигурацию. Движение происходит за минимальное время с учетом ограниченной управляемости объектов по угловым скоростям и действия на них постоянных по величине и направлению внешних возмущений. Метод. Предложено вместо аналитического исследования прямой и сопряженной систем, вытекающих из принципа максимума Понтрягина, и оставаясь в парадигме задачи машины Дубинса, воспользоваться простым перебором возможных типов траекторий с целью определения среди них наилучшей по быстродействию. Для каждой траектории расчет точек переключения управления на траектории производится на основе минимизации разности расстояния между координатами конечной заданной точки и точки, в которую траектория приходит в зависимости от выбора параметров двух промежуточных точек переключения управления. Основные результаты. Решена задача поиска наилучшей по быстродействию траектории движения объекта из одной точки в другую с использованием подхода Дубинса, причем для обеих точек заданы их координаты и курсовые углы. Все расчеты произведены с учетом искажающих траекторию постоянных по величине и направлению внешних воздействий. Задача поиска кривых Дубинса сводится к поиску параметров двух промежуточных точек, в которых происходит смена управления. Рассмотрены возможные варианты смены управлений с учетом имеющихся ограничений. Вычислены длины траекторий движения и выбрана наилучшая по времени прохождения. Предложенный метод рассматривает нескольких допустимых по ограничениям траекторий, учитывающих влияние внешнего воздействия, из которых перебором выбирается оптимальная. Наличие нескольких допустимых траекторий дает преимущества при выборе траектории в зависимости от окружающей обстановки. Практическая значимость. Вместо решения задачи нелинейной оптимизации принципа максимума Понтрягина использован простой перебор возможных типов траекторий с целью определения среди них наилучшей по быстродействию. Поиск каждой из возможных траекторий выполняется из условия минимизации невязки аналитического решения и краевого условия на конце траектории. При поиске возможных траекторий учтены ограничения на управление, влияние постоянных по величине и направлению внешних воздействий и постоянство значения управления на каждом участке траектории. Выполнение данных ограничений позволяет правильно моделировать движение судна. Физически ограничения на управление (радиус поворота) связаны с тем, что не все значения угла поворота руля реализуемы на практике. Ограничения могут быть связаны не только с величиной радиуса поворота, но и с географическими особенностями конкретной местности: для беспилотных летательных аппаратов — здания и рельеф, а для судов — береговая линия, мели, острова и другие. В связи с этим может оказаться, что найденное оптимальное по быстродействию решение не может быть реализуемым на практике. Тогда предложенный в работе метод предоставляет возможность выбора другой траектории среди менее оптимальных по быстродействию.
Ключевые слова:
Постоянный URL
Статьи в номере
- Исследование силиконовой пленки, осажденной на поверхность кварцевого стекла под действием лазерного излучения
- Оптические композиты на основе органических полимеров и полупроводниковых пигментов
- Новый алгоритм идентификации частоты синусоидального сигнала с постоянными параметрами
- Исследование кремниевых p-n структур с моно- и мультифоточувствительными поверхностями
- Детектирование состояния зевоты у водителя транспортного средства при помощи модели сверточной нейронной сети
- Применение теории игр для обеспечения безопасности коммуникации киберфизической системы с использованием механизмов репутации и доверия
- Исследование влияния человеческих факторов на скорость движения рельсового городского транспорта
- Алгоритм обнаружения RFID-дубликатов
- Редукция набора детекторов LSB с заданной достоверностью
- Классификация объектов на изображениях с учетом искажений на основе двухэтапного топологического анализа
- Снижение размерности атрибутов с использованием нечетко оптимизированного независимого компонентного анализа для системы обнаружения вторжений в большие данные
- Оптимальная быстрая генерация и распределение квантовых ключей
- Исследование способов векторизации неструктурируемых текстовых документов на естественном языке по степени их влияния на качество работы различных классификаторов
- Распознавание эмоционального состояния человека на основе сверточной нейронной сети
- Интеллектуализация управления развитием персонала высокотехнологичных сервис-ориентированных компаний
- Исследование эффективности работы системы коррекции магнитного компаса
- Новая аналитическая модель тока стока и параметров малых сигналов AlGaN-GaN транзисторов с высокой подвижностью электронов
- Вменение и системное моделирование параметров кислотно-основного состояния различных групп пациентов
- Математическая модель эпидемии с произвольным законом восстановления
- Моделирование импульсного истечения смеси воздуха и мелкодисперсного порошка, частично заполняющего выбросной канал
- Использование векторизованных структур данных при реализации вычислительных алгоритмов решения задач механики сплошной среды
- Сравнительный анализ алгоритмов вычислительного интеллекта для оценки канала LTE
- Внедрение системы поддержки принятия решений для повышения качества медицинских данных пациентов с артериальной гипертензией