МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедра систем автоматического управления

Отчет

по лабораторной работе № 3

по теме: «Разработка системы управления мобильным роботом»

по курсу

«Системы реального времени»

Выполнила:

студентка группы МГА-22

Денисова Г.В.

__________________

Проверил:

Заргарян Ю.А.

__________________

«__» ____________ 2012 г.

Таганрог 2012 г.

1. Описание среды моделирования работы мобильного робота

1.1 Среда функционирования

Перемещение мобильного робота происходит внутри двухмерного пространства, представляющего собой ограниченный стенками квадрат со стороной 2 метра. Координаты в пространстве задаются парой координат (X, Y). Ось X направлена по горизонтали, а ось Y – по вертикали (базовая система координат XOY). Центр пространства (квадрата) имеет координаты (0, 0). Значения координат по оси X возрастают слева направо. Значения координат по оси Y возрастают снизу вверх. Ограничивающие пространство линии стенок имеют координаты {(-2, -2), (-2,2)}, {(-2, -2), (2,-2)}, {(2, 2), (-2,2)}, {(2, 2), (2,-2)}. Пространство заполнено средой, имеющей конечное сопротивление перемещению робота. В процессе движения робота из-за неоднородности среды возможно варьирование сопротивления среды в небольших пределах по случайному закону. Сила сопротивления перемещению робота от абсолютной величины скорости перемещения не зависит. В момент начала движения робота среда оказывает большее сопротивление, чем в процессе движения с ненулевой скоростью. Величина сопротивления среды до начала процесса моделирования неизвестна и может меняться от запуска к запуску.

1.2 Мобильный робот

Мобильный робот представляет собой двухмерное тело, имеющее форму окружности с известным постоянным радиусом R и известной начальной массой M в килограммах. Для перемещения по среде робот использует принцип реактивного движения, непрерывно отбрасывая с управляемой скоростью часть своей массы. Текущее состояние робота характеризуется координатами его центра (RX, RY), вектором скорости перемещения (VRX, VRY), регулируемым вектором тяги (FRX,FRY) – направлением и скоростью отбрасывания массы, измеряемой в килограммах в секунду. Текущее положение робота (RX, RY) определяется в системе координат среды относительно ее центра (0, 0). Вектор скорости робота (VRX, VRY) определен в локальной системе координат робота с центром в точке (RX, RY) и направлением осей, совпадающим с направлением осей базовой системы координат XOY. Направление вектора скорости робота определяет направление перемещения робота. Длина вектора скорости определяет абсолютное значение скорости перемещения робота. Вектор тяги робота (FRX, FRY) определен в локальной системе координат робота с центром в точке (RX, RY) и направлением осей, совпадающим с направлением осей базовой системы координат XOY. Направление вектора тяги робота определяет направление отбрасывания массы роботом. Сила воздействия тяги на робота, соответственно, направлена строго в противоположную сторону. Длина вектора тяги определяет абсолютное значение скорости отбрасывания массы роботом в килограммах в секунду. Максимально робот может израсходовать до 70% своей начальной массы, после чего процесс управления становится невозможным. Максимальное и минимальное значения скорости отбрасывания массы до начала процесса моделирования неизвестны и могут меняться от запуска к запуску. Из-за неоднородностей материала составляющего рабочее тело робота сила тяги, вызываемая отбрасыванием массы, может варьироваться по случайному закону в небольших пределах. Касания роботом ограничивающих среду стенок является недопустимым и приводит к выходу из строя системы управления роботом.