Научная тема: «СИНТЕЗ СТАБИЛИЗИРУЮЩИХ УПРАВЛЕНИЙ И АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ В ЗАДАЧЕ ПУТЕВОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ КОЛЕСНЫХ РОБОТОВ»
Специальность: 05.13.01
Год: 2014
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1.  Введено не используемое ранее в теории управления движением колесных систем понятие канонического представления задачи путевой стабилизации, как представления, легко приводимого к линейному виду с помощью подходящим образом выбранной обратной связи, позволившее разработать единый подход к решению задач путевой стабилизации для широкого класса робото-технических колесных систем, моделями которых являются нестационарные аффинные системы со скалярными входом и выходом.
  2. Специфической особенностью рассматриваемых аффинных систем является то, что дрейфовое поле системы не может быть продифференцировано по времени (связано это в данном случае с тем, что зависимость скорости движения робота априори не известна, а ее производные не могут быть измерены) . Для таких систем не применимы стандартные методы теории нормальных форм. Показано, что каноническое представление является нормальной формой некоторой промежуточной аффинной системы, полученной из исходной с помощью замены независимой переменной. Установлен общий вид замены независимой переменной, позволяющий избавиться от указанной нестационарности в дрейфовом поле.
  3. Найдены две замены независимой переменной, приводящие к двум различным каноническим представлениям, и с их помощью синтезированы два новых стабилизирующих закона управления для кинематической модели и два новых закона управления для автомобилеподобного робота. Показано, что новые законы управления имеют несомненные преимущества по сравнению с другими, известными из литературы, законами управления, полученными с помощью методов точной линеаризации.
  4. Синтезированы стабилизирующие законы управления для кинематической и автомобилеподобной моделей колесных роботов, движущихся по неровной поверхности.
  5. Разработан основанный на применении результатов теории абсолютной устойчивости подход к построению оценок областей устойчивости нулевого решения канонической системы при ограниченном ресурсе управления, позволяющий находить эллипсоидальные аппроксимации областей притяжения целевых путей для колесных роботов общего вида. Нахождение указанных аппроксимаций сведено к решению систем линейных матричных неравенств и проверке скалярного условия.
  6. Для линейных матричных неравенств второго порядка найдено аналитическое решение, что позволило поставить задачу построения эллипсоидальной аппроксимации области притяжения наибольшей площади для кинематической модели колесного робота. Решение указанной оптимизационной задачи сведено к стандартной задаче условной оптимизации функции двух переменных.
  7. Разработан новый метод сглаживания кривизны В-сплайновой аппроксимации целевого пути для автомобилсподобного робота, построенной по за-шумленным измерениям.
Список опубликованных работ
1.Пестерев А.В., Гилимьянов Р.Ф. Планирование пути для колесного робота// Проблемы вычислений в распределенной среде: распределенные приложения, коммуникационные системы, математические модели и оптимизация. Тр. ПСА РАН. М.: URSS. 2006. Т. 25. С. 204-211.

2.Рапопорт Л.Б., Ткаченко, М.Я., Могильницкий В.Г., Хвальков А.А., Пестерев А.В. Интегрированная система спутниковой и инерциальной навигации: экспериментальные результаты и применение к управлению мобильными роботами// Гироскопия и навигация. 2007. Т. 56, № 1. С. 16-28.

3.Гилимьянов Р.Ф., Пестерев А.В., Рапопорт Л.Б. Сглаживание кривизны траекторий, построенных по зашумленным измерениям, в задачах планирования пути для колесных роботов// Известия РАН. Теория и системы управления. 2008. Т. 47. № 5. С. 148-156.

4.Гилимьянов Р.Ф., Пестерев А.В., Рапопорт Л.Б. Управление движением колесного робота в задаче следования вдоль криволинейного пути// Известия РАН. Теория и системы управления. 2008. Т. 47. № 6. С. 158-165.

5.Пестерев А.В., Рапопорт Л.Б. Построение инвариантных эллипсоидов в задаче стабилизации движения колесного робота вдоль криволинейного пути// Автоматика и телемеханика. 2009. № 2. С. 52-67.

6.Пестерев А.В. Алгоритм построения инвариантных эллипсоидов в задаче стабилизации движения колесного робота// Автоматика и телемеханика. 2009. № 9. С. 100-112.

7.Пестерев А.В., Рапопорт Л.Б. Стабилизация движения колесного робота вдоль криволинейной траектории, проложенной по неровной поверхности// Известия РАН. Теория и системы управления. 2010. Т. 49. № 4. С. 135-144.

8.Пестерев А.В. Построение наилучшей эллипсоидальной аппроксимации области притяжения в задаче стабилизации движения колесного робота// Автоматика и телемеханика. 2011. № 3. С. 51-68.

9.Пестерев А.В. Синтез стабилизирующего управления в задаче следования колесного робота вдоль заданной кривой// Автоматика и телемеханика. 2012. № 7. С. 25-39.

10.Пестерев А.В. Эллипсоидальные аппроксимации области притяжения в задаче путевой стабилизации колесного робота с ограниченным управлением// Известия РАН. Теория и системы управления. 2012. Т. 51. № 4. С. 131-144.

11.Пестерев А.В., Рапопорт Л.Б. Каноническое представление задачи путевой стабилизации для колесных роботов// Автоматика и телемеханика. 2013. № 5. С. 80-101.

12.Пестерев А.В. Синтез линеаризующего управления в задаче стабилизации движения автомобилеподобного робота вдоль криволинейного пути// Известия РАН. Теория и системы управления, 2013. Т. 52. № 5. С. 153-165.

13.Рапопорт Л.В., Ткаченко, М.Я., Могильницкий В.Г., Хвальков А.А., Пестерев А.В. Интегрированная система спутниковой и инерциальной навигации: экспериментальные результаты и применение к управлению мобильными роботами// Труды XIII межд. конф. по интегрированным навигационным системам, Санкт-Петербург, 2006. С. 83-92.

14.Rapoport L., Gribkov M., Khvalkov A., Matrosov I., Pesterev A., Tkachenko M. Control of wheeled robots using GNSS and inertial navigation: control law synthesis and experimental results// Proc. of the 19th Int. Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation. Fort Worth, USA, Sept.

2006, P. 2214-2221.

15.Гилимьянов Р.Ф., Пестерев А.В. Численный метод улучшения траекторий, построенных по данным GNSS измерений, в задаче управления колесным роботом// II школа-семинар молодых ученых "Управление большими системами". Сб. трудов конф., Воронеж, Научная книга, 2007. Т. 1. С. 14-20.

16.Pesterev A.V., Rapoport L.B., Gilimyanov R.F. Global energy fairing of B-spline curves in path planning problems// Proc. of the ASME Int. Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conferences (IDETC/CIE), Las Vegas, paper DETC2007-35306,

2007. V. 8. P. 1133-1139.

17.Гилимьянов Р.Ф., Пестерев А.В., 2008, Применение декомпозиции для сглаживания кривизны траекторий, построенных по зашумленным измерениям, в задачах большой размерности// Проблемы управления и информационные технологии (ПУИТ´08): Труды конф., Казань, 2008. С. 188-191.

18.Pesterev A., Rapoport L., Gilimyanov R. Control of a wheeled robot following a curvilinear path// Proc. of the 6th EUROMECH Conf. ENOC2008, St. Petersburg, 2008. CD ROM.

19.Пестерев А.В., Рапопорт Л.Б. Построение инвариантного эллипсоида максимального размера в задаче стабилизации движения колесного робота// Труды 4-ой Межд. конф. по проблемам управления, М.: ИПУ РАН. 2009. С. 471-478.

20.Pesterev A., Rapoport L. Ellipsoidal approximations of invariant sets in stabilization problem for a wheeled robot following a curvilinear path// Proc. of the ASME Int. Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conferences (IDETC/CIE), San Diego, paper DETC2009-86199, 2009. V. 4. P. 1909-1918.

21.Pesterev A.V. Maximum-volume ellipsoidal approximation of attraction domain in stabilization problem for wheeled robot// Proc. of the 18th IFAC World Congress, Milan, 2011. P. 11869-11874.

22.Pesterev A. Stabilizing control for a wheeled robot following a curvilinear path// Proc. of the 10th Int. IFAC Symp. on Robot Control, Dubrovnik, Croatia, 2012. P. 643-648.

23.Pesterev A. Normal-form representation of the path following problem for wheeled robots// Proc. of the ASME Int. Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conferences (IDETC/CIE), Portland, USA, 2013. CD ROM, paper DETC2013-12134.

24.Гилимьянов Р.Ф., Пестерев А.В. Планирование траектории и управление движением колесного робота по данным, полученным с помощью GPS измерений// Труды XLIX науч. конф. МФТИ. Аэрофизика и космические исследования, М.: МФТИ, 2006. С. 221-222.

25.Пестерев А.В., Рапопорт Л.Б. Построение инвариантных эллипсоидов в задаче стабилизации движения колесного робота вдоль криволинейного пути// Устойчивость и колебания нелинейных систем управления: Тез. докл. X Межд. сем. им. Е.С. Пятницкого. М.: ИПУ РАН, 2008. С. 236-238.

26.Пестерев А.В., Рапопорт Л.Б. Построение инвариантных эллипсоидов в задаче стабилизации движения колесного робота вдоль криволинейного пути// Метод функций Ляпунова и его приложения (MFL - 2008): Труды IX Крымской межд. мат. школы, Алушта, 2008. С. 132-133.

27.Пестерев А.В., Рапопорт Л.Б. Оценка инвариантного множества в задаче стабилизации движения колесного робота вдоль криволинейного пути// Тез. докл. XXVI Конференция памяти Н.Н. Острякова, Санкт-Петербург, 2008. С. 48-49.

28.Гилимьянов Р.Ф., Пестерев А.В., Рапопорт Л.Б., Управление движением колесного робота в задаче следования вдоль криволинейного пути, построенного по данным GNSS измерений// Тез. докл. 52-ой науч. конф. МФТИ, Долгопрудный, 2009.

29.Пестерев А.В., Рапопорт Л.Б. Стабилизация движения колесного робота вдоль криволинейного пути в условиях неровного рельефа // Устойчивость и колебания нелинейных систем управления: Тез. докл. XI Межд. сем. им. Е.С. Пятницкого. М.: ИПУ РАН, 2010. С. 318-319.

30.Пестерев А.В. Синтез стабилизирующего управления для колесного робота с ограниченным ресурсом управления// Устойчивость и колебания нелинейных систем управления: Тез. докл. XI Межд. сем. им. Е.С. Пятницкого. М.: ИПУ РАН, 2012. С. 265-267.

31.Pesterev A. The best ellipsoidal approximation of the attraction domain in the path following problem for a wheeled robot with constrained control resource// Abstracts of the IV International Conference on Optimization Methods and Applications (OPTIMA-2013), Petrovac, Montenegro, 2013. P. 132-133.