Otonom mobil robotların sistem tanımlama tabanlı modellenmesi, PİD ve hibrit model öngörülü-PİD kontrol stratejilerine dayalı performans değerlendirmesi

Otonom mobil robotların (AMR) uygulama alanları her geçen gün genişlemekte olup, bu sistemler için geliştirilen kontrol algoritmaları görev başarımı açısından giderek daha kritik bir rol oynamaktadır. Matematiksel bir sistem modeline dayalı bir kontrol yöntemi olan Model Öngörülü Kontrol (MPC), dinamik sistem davranışını öngörerek optimizasyon tabanlı kararlar alması nedeniyle, otonom mobil robotlar için önemli bir kontrol metodu haline gelmektedir. Bu bağlamda bu çalışma kapsamında bir otonom mobil robot platformu olan Turtlebot3 Burger için sistem tanımlama metodolojileri kullanılarak, sistemin yüksek doğruluk (sadakat) seviyeli bir matematiksel modeli elde edilmiştir. Sistem tanımlama işlemleri esnasında robot bir kara kutu sistem olarak kabul edilmiş ve sistem içerisindeki hiçbir parametreye müdahale edilmemiştir. Turtlebot3 ile gelen fabrikasyon Oransal-İntegral-Türevsel (PID) kontrolcü üzerinde herhangi bir değişiklik yapılmamıştır. Sistem modeli, yalnızca sisteme verilen girdi sinyalleri ile buna karşılık alınan çıkış sinyalleri kullanılarak tanımlanmıştır. Elde edilen sistem modeli farklı test yöntemleri ile doğrulanmış ve geçerlenmiştir. Tanımlanan sistem modeli kullanılarak robotun hareketinin doğrusal ve açısal bileşenlerinin kontrolünü gerçekleştirmek üzere bir MPC tasarlanmış ve tasarlanan kontrolcü performansı robotun limitasyonları dahilinde optimize edilmiştir. Optimize edilen kontrolcü önce simülasyonda, ardından da gerçek robot üzerinde test edilmiştir. Gerçek robot üzerinde gerçekleştirilen testlerin sonuçları karşılaştırmalı olarak analiz edilerek değerlendirilmiştir.