This paper describes a low computational direct approach for optimal motion planning and obstacle avoidance of Omni-directional mobile robots within velocity and acceleration constraints on the robot motion. The main purpose of this problem is the minimization of a quadratic cost function while limitation on velocity and acceleration of robot is considered and collision with any obstacle in the robot workspace is avoided. This problem can be formulated as a constraint nonlinear optimal control problem. To solve this problem, a direct method is utilized which employs polynomials functions for parameterization of trajectories. By this transforming, the main optimal control problem can be rewritten as a nonlinear programming problem (NLP) with lower complexity. To solve the resulted NLP and obtain optimal trajectories, a new approach with very small run time is used. Finally, the performance and effectiveness of the proposed method are tested in simulations and some performance indexes are computed for better assessment. Furthermore, a comparison between proposed method and another direct method is done to verify the low computational cost and better performance of the proposed method. تفاصيل المقالة

یکی از سازه‌هایی که در نهرها می‌تواند جایگزین سرریز و دریچه شود، سازه‌ی ترکیبی سرریز- دریچه می‌باشد. سرریز- دریچه‌ی نیم‌استوانه‌ای، به‌دلیل انحنای سطح سرریز، و در نتیجه‌ی آن چسبیدن تیغه‌ی جریان به بدنه‌ی سازه‌، دارای ضریب بده‌ی بیشتری نسبت به سرریز- دریچه‌ی لبه‌تیز است. در سازه‌ی سرریز- دریچه، نسبت بده‌ی عبوری از سرریز و دریچه بستگی به موقعیت سازه‌ دارد. در این مطالعه‌، هیدرولیک جریان عبوری از نمونه‌ی فیزیکی سرریز- دریچه نیم‌استوانه‌ای، که پیرامون محوری خارج از مرکز نیم استوانه‌ی چرخیده‌، بطوری که ارتفاع بازشدگی دریچه ثابت باقی مانده‌، بررسی شده است. آزمایشها در نهری با مقطع مستطیلی و افقی به طول 5 متر، عرض 75 میلی‌متر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری انجام گشته است. از لوله‌های PVC با پنج قطر 40، 50، 60، 70 و 85 میلی‌متر جهت ساختن نمونه‌های فیزیکی سازه‌ی ترکیبی سرریز- دریچه نیم‌استوانه‌ای بهره‌وری گردیده است. نتایج تحقیق حاضر حاکی از این می‌باشند که بیشترین و کمترین ضریب بده‌ به ترتیب در زوایای 330 و 90 درجه‌، و بیشترین و کمترین میزان افت کارمایه‌ به ترتیب در زوایای 90 و 180 درجه‌ رخ می‌دهند. همچنین، نتایج نشان دادند که علاوه‌بر زاویه‌ی قرارگیری انحنای نیم‌استوانه‌ نسبت به افق، قطر سازه‌ نیز بر ضریب بده‌ و میزان افت کارمایه‌ی عبوری از سازه‌ی ترکیبی نیم‌استوانه‌ای مؤثر می‌باشد؛ به‌علاوه، برازشی تجربی جهت برآورد بده‌ی عبوری ارائه‌ شده است. تفاصيل المقالة