Time-Energy Optimization of Motion of Multi-Robot System. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Thesis_final_secure.pdf Download (1MB) | Preview

Arabic Abstract

ازدهر البحث العلمي في مجال الأنظمة متعددة الروبوتات في السنين الأخيرة. تزداد تحديات التعامل مع هذا النوع من الأنظمة مع هذا الازدهار. من خلال هذه الرسالة يتم البحث عن حل لمسألة التحكم الأمثل لمجموعة من الروبوتات المتحركة مع بعضها البعض. مثالية التحكم ستكون مقاسة بمعايير متعددة للحركة وهي: معيار للزمن ومعيار للطاقة. استخدمت طرق حسابية لحل هذا التحكم الأمثل. بُني نموذج المسألة كنموذج برمجة لاخطية (NLP). هذا النموذج يعطي مرونة أكبر في التعامل مع الحل. أيضا، أنظمة الروبوت ستكون مقيدة بتقييد "لاهولونومي" nonholonomic. كحلول ابتدائية لنموذج التحكم، مسارات ملائمة وسلسة أُنتجت باستخدام أداة B-spline. استخدمت الخوارزمية الجينية Genetic Algorithms لحل مسألة البحث عن المسارات الملائمة. في هذه الرسالة طبقت الحلول المُثلى لعدة روبوتات وليست لروبوت واحد في نفس الوقت. استخدم نوع من أساليب التحسين المتوزع Distributed Optimization لتقديم الحل لحركة عدة روبوتات في نفس الوقت. حركة أنظمة الروبوتات مقيدة بنوعين من القيود: قيود مستقلة لكل روبوت وقيود أخرى متعلقة بالتفاعل بين مجموعة الروبوتات. وقد تم تقديم نتائج المحاكاة والحلول لكل الأساليب المستخدمة مع مناقشتها في كل قسم.

English Abstract

Research on multi-robot systems is gaining more popularity in recent years. In the same time, challenges in dealing with these systems are also increasing. This work investigates the problem of finding a solution for Optimal Control of a group of mobile robots. Multiple objectives criterion is considered here, namely energy and time. The problem is solved using direct method of numerical optimal control. This setting showed great flexibility in incorporating different information related to the problem. The problem is formulated as a Nonlinear Programming (NLP) problem. The robot systems are restricted to nonholonomic constraints. Feasible paths are provided to initiate the optimal control solution. These initial paths utilize the powerful tool of B-splines to interpolate smooth paths. The process of finding a feasible path with B-splines is formulated using Genetic Algorithm (GA). The solution would be provided for the motion of multiple mobile robots. A case of Distributed Optimization algorithm technique is employed for solution of the optimal control of multiple mobile robots. A global objective function is formulated along with constraints that are divided into two sets, namely robot-individual constraints, and robots interactions constraints. Simulation results are found for each of the selected methods. Discussion about each stage is provided also.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Systems
Department:	College of Computing and Mathematics > lndustrial and Systems Engineering
Committee Advisor:	Elshafei, Moustafa
Committee Members:	Al-Saif, Abdul-Wahid and Mysorewala, Muhammad F.
Depositing User:	Mohamad T. Shahab
Date Deposited:	01 Mar 2015 05:18
Last Modified:	01 Nov 2019 15:45
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139474