Yapay Potansiyeller Ve Yapısal Graflar Kullanılarak Çok Araçlı Sistemlerin Dizilim Kontrolü

Abstract

Bu çalışmada, çok araçlı sistemlerin merkezi olmayan yöntemlerle dizilimlerinin kontrol edilmesine ilişkin önerilen yöntemler araştırılmış ve incelenen yöntemler arasından yaygın kullanıldığı tespit edilen iki tanesi simülasyon seviyesinde gerçeklenmiştir. İlk yöntem araçları dizilime sokmak ve ilerletmek için sanal liderleri ve yapay potansiyelleri kullanmaktadır. Yapay potansiyeller araçlar arasında, araçlar ve lider(ler) arasında ve araçlarla engeller arasında tanımlanabilen, varsayımsal bir kuvvet etkisi oluşturan sanal etkilerdir. İkinci yöntem ise araçları dizilime sokmak için dizilimi ve araçlar arasındaki iletişimi graf ile temsil etmekte, dizilimin sağlanmasını ise her araç için ayrı ayrı yapay potansiyel tanımlamak yerine bu graf üzerinden tanımlanan ve yine yine sanal olan toplam bir potansiyel, yapısal potansiyel, üzerinden sağlamaktadır. Gerçeklemeler sırasında değişik araç sayısı-dizilim-engel kombinasyonları içeren senaryolar için başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Engel sakınma problemi de ele alınmış ve incelenen yöntemlerin küme olarak engel sakınmada başarılı sonuçlar verdiği gözlenmiştir. İncelenen yöntemlere dair çeşitli iyileştirmeler yapılmış, yapılan iyileştirmeler ve elde edilen sonuçlar da ilgili bölümlerde sunulmuştur.

In this study, proposed methods for decentralized control of multi vehicle systems are examined and two most widely used of them are implemented in simulation level. First method uses virtual leader(s) and artificial potentials in order to control formation and navigation. Artificial potentials are virtual effects defined in between the vehicles and leadser(s), other vehicles and obstacles in the environment. These potentials are used in order to create hypothetical forces, which turns to be control signals for each vehicle. Second method describes intervehicle communication via graphs and defines a cumulative structural potential instead of seperate potentials for each vehicle in order to maintain formation control. During simulations successful results are reached for various vehicle count-formation-obstacle combinations. Obstacle avoidance during the formation cruise is also taken as a problem and it is observed that the methods at hand provide mechanisms for vehicles to avoid obstacles as a team. Various improvements for these methods are also designed and presented along with their respective simulation results.