К планированию маршрутов в 3D-среде с многовариантной моделью
Ключевые слова:
многовариантная модель маршрута, R-функциональное моделирование, функционально-воксельное моделирование, метод редукцииАннотация
В данной статье излагаются результаты исследований по планированию маршрутов автономных подвижных объектов на априорно сформированной многовариантной модели маршрута (МММ) как множестве альтернативных путей из начальной точки в целевую. Построение МММ основывается на компьютерном методе функционально-воксельного моделирования, сочетающем аналитическую форму описания 3D-сцены с воксельным представлением ее локальных геометрических характеристик. Синтез управления движением и стабилизация траектории движения обеспечиваются представлением объекта управления в форме многорежимной модели и применением к ней метода редукции.Литература
1. Васильев С.Н., Жерлов А.К., Федосов Е.А., Федунов Б.Е. Интеллектное управление динамическими системами // М.: Физматлит. 2000. 352 с.
2. Dutta S. Obstacle Avoidance of Mobile Robot using PSO-based Neuro Fuzzy Technique // International Journal of Computer Science and Engineering. 2010. vol. 2. no. 2. pp. 301–304.
3. Liu W., Zheng Z., Cai K. Adaptive path planning for unmanned aerial vehicles based on bi-level programming and variable planning time interval // Chinese Journal of Aeronautics. 2013. vol. 26. no. 3. pp. 646–660.
4. Cuevas E., Cienfuegos M., Zald´ıvar D., Perez-Cisneros M. A swarm optimization algorithm inspired in the behavior of the social-spider // Expert Systems with Applications. 2013. vol. 40. no. 16. pp. 6374–6384.
5. Гилимьянов Р.Ф., Рапопорт Л.Б. Метод деформации пути в задачах планирования движения роботов при наличии препятствий // Проблемы управления. 2012. № 1. С.70–76.
6. Кирильченко А.А., Колганов М. А., А. К. Платонов А. К. Метод потенциалов в задаче выбора пути: история и перспективы // Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. 2001. С. 40.
7. Koren Y., Borenstein J. Potential field methods and their inherent limitations for mobile robot navigation // Proceedings of the IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. 1991. pp. 1398–1404.
8. Макарычев В.П. Метод переменных стратегий построения траекторий движения роботов в среде с препятствиями // Искусственный интеллект. 2008. № 3. С. 451–461.
9. Ткачев С.Б., Виноградова М.С. Методы поиска допустимых путей для беспилотных летательных аппаратов // Инженерный вестник. 2014. № 12. С. 667–675.
10. Васильев С.Н., Ковалев С.П., Толок А.В. Воксельные технологии: состояние и перспективы развития // Управление развитием крупномасштабных систем (MLSD'2014): cб. научных трудов. М.: ИПУ РАН. 2014. С. 394–400.
11. Лоторевич Е.А., Толок А.В. Разработка геометрических принципов воксельного моделирования // Труды XII Всероссийского совещания по проблемам управления. Москва. 2014. C. 19.
12. Толок А.В. Решение 3D-задач математического программирования на основе воксельных М-образов в системе РАНОК // 9-я международная конференция "Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта" (CAD/CAM/PDM–2009). М.: ИПУ РАН. 2009. С. 64–67.
13. Васильев С.Н., Толок А.В. Решение оптимизационных задач средствами функционально-воксельного моделирования // Тезисы 15-ой Международной конференции "Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта" (CAD/CAM/PDM–2015). М.: OOO "Аналитика". 2015. C. 111.
14. Толок А.В. Графические образы-модели в информационных технологиях // Прикладная информатика. 2009. № 4(22). С. 31–40.
15. Толок А.В. Применение воксельных моделей в процессе автоматизации математического моделирования // Автоматика и телемеханика. 2009. № 6. С. 167–180.
16. Григорьев С.Н., Толок А.В., Силантьев Д.А., Лоторевич Е.А., Пушкарев С.А. Визуализация математического моделирования при определении рабочих поверхностей детали // Технология машиностроения. 2013. № 2. С. 57–60.
17. Рвачев В.Л. Теория R-функций и некоторые ее приложения // Киев: Наук. думка. 1982. 552 с.
18. Григорьев С.Н., Локтев М.А., Толок А.В. Построение воксельных моделей геометрических объектов // Прикладная информатика. 2013. № 4(46). C. 50–56.
19. Емельянов С.В. Системы автоматического управления с переменной структурой. М.: Наука. 1967. 336 с.
20. Емельянов С.В., Уткин В.И. Теория систем с переменной структурой. М.: Наука. 1970. 592 с.
21. Васильев С.Н., Косов А.А. Анализ динамики гибридных систем с помощью общих функций Ляпунова и множественных гомоморфизмов // Автоматика и телемеханика. 2011. № 6. C. 27–47.
22. Матросов В.М. Метод векторных функций Ляпунова: анализ динамических свойств нелинейных систем. М.: Физматлит. 2001. 384 с.
23. Васильев С.Н., Козлов Р.И., Ульянов С.А. Устойчивость многорежимных формаций // Доклады Академии наук. 2014. Т. 455. № 3. С. 269–274.
24. Shapiro V. Semi-analytic geometry with R-functions // Acta Numerica. 2007. no. 18(3). pp. 239–303.
25. Локтев М.А., Толок А.В. Кусочно-аналитическое представление полигональной модели на основе аппарата R-функций // Математическое моделирование и информатика: труды XV научной конференции. Москва. 2013. C. 147–150.
26. Курапов С.В., Толок А.В. Методы построения топологического рисунка графа // Автоматика и телемеханика. 2013. № 9. С. 78–97.
27. Gubichev A., Bedathur S., Seufert S., Weikum G. Fast and accurate estimation of shortest paths in large graphs // In ACM Conference on Information and Knowledge Management (CIKM). 2010. pp. 499–508.
28. Aichholzer O., Aurenhammer F. Straight Skeletons for General Polygonal Figures in the Plane // Lecture Notes in Computer Science. 1996. Vol. 1090. pp. 117–126.
29. Palfrader P., Held M., Huber S. On Computing Straight Skeletons by Means of Kinetic Triangulations // Proc. 20th Annu. Europ. Symp. Algorithms (ESA’12). 2012. pp. 766–777.
30. Васильев С.Н., Ульянов С.А. Многорежимное управление движущимися группировками // Труды ХII Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах". Самара: ИПУСС РАН. 2015. C. 10–25.
31. Матросов В.М. Метод сравнения в динамике систем // Дифференц. уравнения. 1975. Т. 11. № 3. С. 403–417.
32. Козлов Р.И. Теория систем сравнения в методе векторных функций Ляпунова. Новосибирск: Наука. 2001. 137 с.
33. Васильев С.Н. Метод редукции и качественный анализ динамических систем // Изв. РАН. Cер. Теория и системы управления. 2006. № 2. С. 5–17.
34. Васильев С.Н., Дружинин А.Э., Н.Ю.Морозов. Вывод условий сохранения свойств математических моделей / Доклады Академии Наук. 2015. Т. 465. № 1. С. 14–19.
35. Васильев С.Н., Дружинин А.Э., Морозов Н.Ю. К автоматизации вывода теорем редукции // Труды Международной научной конференции "Информационные и компьютерные технологии, моделирование, управление", посвященной 85-летию академика И.В. Прангишвили. ТбилисиТбилиси: ГТУ. 2015. C. 19.
36. Абдуллин Р.З., Анапольский Л.Ю., Земляков А.С., Козлов Р.И. и др. Метод векторных функций Ляпунова в теории устойчивости. М.: Наука. 1987. 312 с.
37. Козлов Р.И. Ульянов С.А. Синтез робастного управления с использованием сублинейных ВФЛ. // Материалы Конференции “Управление в технических системах”. Санкт-Петербург: ЦНИИ Электроприбор. 2010. С. 271–275.
2. Dutta S. Obstacle Avoidance of Mobile Robot using PSO-based Neuro Fuzzy Technique // International Journal of Computer Science and Engineering. 2010. vol. 2. no. 2. pp. 301–304.
3. Liu W., Zheng Z., Cai K. Adaptive path planning for unmanned aerial vehicles based on bi-level programming and variable planning time interval // Chinese Journal of Aeronautics. 2013. vol. 26. no. 3. pp. 646–660.
4. Cuevas E., Cienfuegos M., Zald´ıvar D., Perez-Cisneros M. A swarm optimization algorithm inspired in the behavior of the social-spider // Expert Systems with Applications. 2013. vol. 40. no. 16. pp. 6374–6384.
5. Гилимьянов Р.Ф., Рапопорт Л.Б. Метод деформации пути в задачах планирования движения роботов при наличии препятствий // Проблемы управления. 2012. № 1. С.70–76.
6. Кирильченко А.А., Колганов М. А., А. К. Платонов А. К. Метод потенциалов в задаче выбора пути: история и перспективы // Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. 2001. С. 40.
7. Koren Y., Borenstein J. Potential field methods and their inherent limitations for mobile robot navigation // Proceedings of the IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation. 1991. pp. 1398–1404.
8. Макарычев В.П. Метод переменных стратегий построения траекторий движения роботов в среде с препятствиями // Искусственный интеллект. 2008. № 3. С. 451–461.
9. Ткачев С.Б., Виноградова М.С. Методы поиска допустимых путей для беспилотных летательных аппаратов // Инженерный вестник. 2014. № 12. С. 667–675.
10. Васильев С.Н., Ковалев С.П., Толок А.В. Воксельные технологии: состояние и перспективы развития // Управление развитием крупномасштабных систем (MLSD'2014): cб. научных трудов. М.: ИПУ РАН. 2014. С. 394–400.
11. Лоторевич Е.А., Толок А.В. Разработка геометрических принципов воксельного моделирования // Труды XII Всероссийского совещания по проблемам управления. Москва. 2014. C. 19.
12. Толок А.В. Решение 3D-задач математического программирования на основе воксельных М-образов в системе РАНОК // 9-я международная конференция "Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта" (CAD/CAM/PDM–2009). М.: ИПУ РАН. 2009. С. 64–67.
13. Васильев С.Н., Толок А.В. Решение оптимизационных задач средствами функционально-воксельного моделирования // Тезисы 15-ой Международной конференции "Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта" (CAD/CAM/PDM–2015). М.: OOO "Аналитика". 2015. C. 111.
14. Толок А.В. Графические образы-модели в информационных технологиях // Прикладная информатика. 2009. № 4(22). С. 31–40.
15. Толок А.В. Применение воксельных моделей в процессе автоматизации математического моделирования // Автоматика и телемеханика. 2009. № 6. С. 167–180.
16. Григорьев С.Н., Толок А.В., Силантьев Д.А., Лоторевич Е.А., Пушкарев С.А. Визуализация математического моделирования при определении рабочих поверхностей детали // Технология машиностроения. 2013. № 2. С. 57–60.
17. Рвачев В.Л. Теория R-функций и некоторые ее приложения // Киев: Наук. думка. 1982. 552 с.
18. Григорьев С.Н., Локтев М.А., Толок А.В. Построение воксельных моделей геометрических объектов // Прикладная информатика. 2013. № 4(46). C. 50–56.
19. Емельянов С.В. Системы автоматического управления с переменной структурой. М.: Наука. 1967. 336 с.
20. Емельянов С.В., Уткин В.И. Теория систем с переменной структурой. М.: Наука. 1970. 592 с.
21. Васильев С.Н., Косов А.А. Анализ динамики гибридных систем с помощью общих функций Ляпунова и множественных гомоморфизмов // Автоматика и телемеханика. 2011. № 6. C. 27–47.
22. Матросов В.М. Метод векторных функций Ляпунова: анализ динамических свойств нелинейных систем. М.: Физматлит. 2001. 384 с.
23. Васильев С.Н., Козлов Р.И., Ульянов С.А. Устойчивость многорежимных формаций // Доклады Академии наук. 2014. Т. 455. № 3. С. 269–274.
24. Shapiro V. Semi-analytic geometry with R-functions // Acta Numerica. 2007. no. 18(3). pp. 239–303.
25. Локтев М.А., Толок А.В. Кусочно-аналитическое представление полигональной модели на основе аппарата R-функций // Математическое моделирование и информатика: труды XV научной конференции. Москва. 2013. C. 147–150.
26. Курапов С.В., Толок А.В. Методы построения топологического рисунка графа // Автоматика и телемеханика. 2013. № 9. С. 78–97.
27. Gubichev A., Bedathur S., Seufert S., Weikum G. Fast and accurate estimation of shortest paths in large graphs // In ACM Conference on Information and Knowledge Management (CIKM). 2010. pp. 499–508.
28. Aichholzer O., Aurenhammer F. Straight Skeletons for General Polygonal Figures in the Plane // Lecture Notes in Computer Science. 1996. Vol. 1090. pp. 117–126.
29. Palfrader P., Held M., Huber S. On Computing Straight Skeletons by Means of Kinetic Triangulations // Proc. 20th Annu. Europ. Symp. Algorithms (ESA’12). 2012. pp. 766–777.
30. Васильев С.Н., Ульянов С.А. Многорежимное управление движущимися группировками // Труды ХII Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах". Самара: ИПУСС РАН. 2015. C. 10–25.
31. Матросов В.М. Метод сравнения в динамике систем // Дифференц. уравнения. 1975. Т. 11. № 3. С. 403–417.
32. Козлов Р.И. Теория систем сравнения в методе векторных функций Ляпунова. Новосибирск: Наука. 2001. 137 с.
33. Васильев С.Н. Метод редукции и качественный анализ динамических систем // Изв. РАН. Cер. Теория и системы управления. 2006. № 2. С. 5–17.
34. Васильев С.Н., Дружинин А.Э., Н.Ю.Морозов. Вывод условий сохранения свойств математических моделей / Доклады Академии Наук. 2015. Т. 465. № 1. С. 14–19.
35. Васильев С.Н., Дружинин А.Э., Морозов Н.Ю. К автоматизации вывода теорем редукции // Труды Международной научной конференции "Информационные и компьютерные технологии, моделирование, управление", посвященной 85-летию академика И.В. Прангишвили. ТбилисиТбилиси: ГТУ. 2015. C. 19.
36. Абдуллин Р.З., Анапольский Л.Ю., Земляков А.С., Козлов Р.И. и др. Метод векторных функций Ляпунова в теории устойчивости. М.: Наука. 1987. 312 с.
37. Козлов Р.И. Ульянов С.А. Синтез робастного управления с использованием сублинейных ВФЛ. // Материалы Конференции “Управление в технических системах”. Санкт-Петербург: ЦНИИ Электроприбор. 2010. С. 271–275.
Опубликован
2016-04-04
Как цитировать
Васильев, С. Н., Локтев, М. А., Толок, А. В., Толок, Н. Б., & Ульянов, С. А. (2016). К планированию маршрутов в 3D-среде с многовариантной моделью. Труды СПИИРАН, 2(45), 5-25. https://doi.org/10.15622/sp.45.1
Раздел
Методы управления и обработки информации
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).
