استخراج معادلات دینامیک غیرخطی ربات متحرک کشنده-پیرو و کنترل مسیر حرکت ربات با استفاده از روش کنترلی خطی سازی ورودی-خروجی

در این مقاله به مدل سازی دینامیک غیرخطی ربات های کشنده - پیرو و کنترل مسیر حرکت آن پرداخته می شود. بدین منظور، ابتدا با فرض عدم لغزش چرخ های ربات، قیود غیرهولونومیک حاکم بر آن بدست می آید. سپس به منظور مدل سازی دقیق تر، اینرسی و دینامیک چرخ های ربات لحاظ و با استفاده از اصل ضرایب لاگرانژ، شکل نهایی معادلات دینامیک غیر خطی بدست می آید. همچنین از روش کنترلی خطی سازی ورودی - خروجی، برای کنترل حرکت ربات کشنده - پیرو استفاده می شود. شبیه سازی ها نشان می دهد که در حرکت ربات متحرک، قیود غیرهولونومیک چرخ ها اثر به سزایی دارند. همچنین نتایج بدست آمده نشان دهنده کارایی روش پیشنهادی مدل سازی برای انجام تحقیقات آینده است.

derivation of nonlinear dynamic equations of tractor-trailer mobile robots and their motion control employing input-output linearization control method

in recent years, development and research on wheeled mobile tractortrailer robots have been extensively increased. development of such robot is due to increasing maximum load capacity and reducing fabrication and maintenance costs. in this paper, nonlinear dynamic modeling of the tractortrailer and its motion control are performed. to do this, governing equations of the mobile tractortrailer robot are firstly derived taken into account nonholonomic constraints of wheels. assuming lateral and longitudinal nonslippage of the robot wheels, nonholonomic kinematic constraints of the mobile robot are obtained. for dynamic modeling, the lagrange principle is implemented and the final form of the nonlinear equations of the tractortrailer robot is derived. also, the nonlinear dynamics of the system is presented in statespace form and the inputoutput linearization control method is employed to control pointtopoint motion and trajectory tracking. various simulations are done and the results demonstrate the correctness of the derived nonlinear dynamics and the applicability of the proposed method to control the wheeled mobile robot. simulations show the nonholonomic constraints of wheels of the tractor and the trailer has a prominent effect on the pointtopoint motion of the mobile robot. moreover, the obtained results indicate the capability of the proposed modeling procedure for the future researches in this field.