面向供水系统中欠驱动管内机器人的 LQR 辅助控制算法
机器人学
2021-05-28 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
为应对管内机器人在供水系统（WDS）大管径中运行的挑战，本研究为我们先前设计的机器人 [4] 提出一种控制算法。我们尺寸自适应的机器人具有欠驱动模块化设计，可用于泄漏检测与水质监测。首先，通过定义两个相互垂直的平面推导机器人的非线性动力学控制方程，并为机器人定义两组用于稳定与移动的状态。对于稳定，我们计算辅助系统矩阵并基于线性二次调节器（LQR）控制器设计稳定器控制器，并将其与基于比例-积分-微分（PID）的控制器结合用于移动。该控制器方案在 MATLAB 中通过三种迭代下的多种运行条件仿真验证。仿真结果表明，该控制器可将稳定状态收敛至零并保持在零，初始值在 -25 度至 +25 度之间，并跟踪 10cm/s、30cm/s 与 50cm/s 的速度，从而使机器人在管道中操作灵活灵巧。
引用
@article{arxiv.2012.14879,
title = {An LQR-assisted Control Algorithm for an Under-actuated In-pipe Robot in Water Distribution Systems},
author = {Saber Kazeminasab and Roozbeh Jafari and M. Katherine Banks},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.14879},
year = {2021}
}