An’anaviy old g‘ildiraklari boshqariladigan uchuvchisiz yer usti transport vositalari, ayniqsa tor hududlarda yoki transport vositalari guruhi safini tez o‘zgartirishi kerak bo‘lganda minimal burilish radiusi va yo‘nalishni o‘zgartirish zarurati sababli harakatchanlik jihatidan cheklanishi mumkin. Ushbu tadqiqotda to‘rtta g‘ildirakning ham yuritilishi, ham boshqarilishi mustaqil ravishda nazorat qilinishi mumkin bo‘lgan 4WIDS — Four-Wheel Independent Drive and Steering transport vositalari uchun Adaptive Multi-Mode (AMM) deb nomlangan moslashuvchan ko‘p rejimli formatsiyani boshqarish usuli ishlab chiqilgan.

Tizim doimiy ravishda bitta boshqaruv usulidan foydalanish o‘rniga, transport vositasi ayni paytda bajarishi kerak bo‘lgan manevr yo‘nalishini, yonlama va bo‘ylama holat xatolarini hamda transport vositasi tezligini baholab, uchta asosiy harakat turi orasidan tanlaydi: krab usulida boshqarish (crab steering), to‘rt g‘ildirakni qarama-qarshi yo‘nalishda boshqarish (4WCS) va an’anaviy old g‘ildiraklarni boshqarish (FWS). Kichik yonlama siljishlarda transport vositasi kuzov yo‘nalishini o‘zgartirmasdan diagonal harakatlana oladi, kattaroq yoki yuqori dinamikani talab qiladigan manevrlarda esa FWS yoki 4WCS tanlanadi.

Yetti transport vositasidan iborat MATLAB/Simulink simulyatsiyalarida, 5 metrlik yonlama polosa almashtirish vazifasida krab boshqaruvli AMM nazoratining an’anaviy FWS bilan taqqoslaganda buyruq kechikishini 0,4 soniyadan 0,1 soniyaga, o‘rnashish vaqtini 7,68 soniyadan 1,01 soniyaga va barqaror holatdagi pozitsiya og‘ishini 0,005 metrdan 0,003 metrga tushirgani xabar qilingan. Biroq tadqiqot haqiqiy transport vositalari sinovlarini o‘z ichiga olmaydi; natijalar kinematikaga asoslangan simulyatsiya muhiti bilan cheklangan.

An’anaviy boshqaruv nega formatsiya harakatini cheklaydi?

Avtomobilning faqat old g‘ildiraklari boshqarilganda transport vositasi to‘g‘ridan-to‘g‘ri yon tomonga siljiy olmaydi. Masalan, kolonnadagi transport vositasi yonidagi polosaga o‘tmoqchi bo‘lsa, avval kuzovini nishon tomonga burishi, keyin yonlama harakat hosil qilishi va so‘ngra yo‘nalishini yana to‘g‘rilashi kerak.

Bu holat odatda S shaklidagi trayektoriyani hosil qiladi. Yo‘l uzayadi, manevr vaqti ortadi va tor joylarda ko‘proq bo‘shliq talab qilinadi.

To‘rtta g‘ildiragi mustaqil boshqarilishi mumkin bo‘lgan 4WIDS arxitekturasi esa bir xil transport vositasiga turli kinematik xatti-harakatlarga ega bo‘lish imkonini beradi. Tadqiqotning 5. sahifasidagi 4-rasm to‘rtta Ackermann boshqaruv turini yonma-yon ko‘rsatadi:

• old g‘ildirak Ackermann boshqaruvi,
• orqa g‘ildirak Ackermann boshqaruvi,
• to‘rtta g‘ildirakni bir xil yo‘nalishda boshqarish,
• to‘rtta g‘ildirakni qarama-qarshi yo‘nalishlarda boshqarish.

Old g‘ildirak Ackermann geometriyasi

An’anaviy old g‘ildirak boshqaruvida ichki va tashqi g‘ildiraklar bir xil oniy burilish markaziga yo‘nalishi kerak. Tadqiqotda buning geometrik sharti quyidagicha beriladi:

cot β₁ − cot α₁ = K / L

Bu yerda K iz kengligini, L g‘ildirak bazasini, α₁ ichki g‘ildirak burchagini va β₁ tashqi g‘ildirak burchagini bildiradi.

Ichki g‘ildirak burchagi ma’lum bo‘lsa, tashqi g‘ildirak burchagi:

β₁ = arctan[(L · tan α₁) / (L + K · tan α₁)]

munosabati bilan hisoblanadi.

To‘rt g‘ildirakni qarama-qarshi yo‘nalishda boshqarish nima beradi?

4WCS rejimida old va orqa g‘ildiraklar qarama-qarshi yo‘nalishlarga buriladi. Bu tartib transport vositasining oniy burilish markazini kuzovga yaqinlashtirib, kichikroq burilish radiusiga imkon beradi.

Maqolaning 6. sahifasidagi 6-rasm old va orqa g‘ildiraklarning yagona umumiy burilish markazi atrofidagi geometriyasini ko‘rsatadi. Mualliflar bir xil g‘ildirak burchagi sharoitida to‘rtta g‘ildirakni qarama-qarshi boshqarish FWS bilan taqqoslaganda burilish radiusini taxminan 0,5L ga kamaytirishi mumkinligini ta’kidlaydi; bu yerda L transport vositasining g‘ildirak bazasidir.

Ilovaning soddalashtirilgan holatida old va orqa asosiy boshqaruv burchaklari teng deb qabul qilinganda g‘ildirak burchaklari:

δ_fl = δ_rl = arctan[(L tan δ) / (−K tan δ + L)]

δ_fr = δ_rr = arctan[(L tan δ) / (K tan δ + L)]

ko‘rinishida hisoblanadi.

Krab Boshqaruvi Transport Vositalarining To‘g‘ridan-to‘g‘ri Yon Tomonga Harakatlanishini Qanday Ta’minlaydi?

Krab boshqaruvi rejimida to‘rtta g‘ildirakning barchasi bir xil burchakka buriladi. Shu tariqa transport vositasi kuzov yo‘nalishini o‘zgartirmasdan boshqa yo‘nalishda harakatlanishi mumkin. Boshqacha aytganda, transport vositasining harakat yo‘nalishi bilan kuzov yo‘nalishi bir-biridan ajratilishi mumkin.

To‘rtta g‘ildirakning boshqaruv munosabati:

δ_fl = δ_fr = δ_rl = δ_rr = δ_crab

tarzida aniqlangan.

Global koordinata tizimidagi harakat esa:

Ẋ = v · cos(θ + δ_crab)

Ẏ = v · sin(θ + δ_crab)

θ̇ = 0

ko‘rinishida ifodalanadi.

So‘nggi tenglik juda muhim. Transport vositasi yonlama tarkibiy qismga ega harakatni bajarayotganda kuzovining yaw burchagini o‘zgartirishi shart emas.

Biroq bu imkoniyat cheksiz emas. Tadqiqotda jismoniy boshqaruv mexanizmi 60° ga yetishi mumkinligi ko‘rsatilgan bo‘lsa-da, harakat vaqtida yuqori yonlama kuchlar va ag‘darilish xavfini cheklash uchun dasturiy krab burchagi taxminan 0,52 radian, ya’ni 30° bilan cheklangan.

Boshqaruv tizimi uch qatlamga bo‘linadi

AMM yondashuvi ierarxik boshqaruv arxitekturasidan foydalanadi:

1. Formatsiyani rejalashtirish qatlami
2. Boshqaruv rejimini tanlash qatlami
3. Trayektoriyani kuzatish qatlami

Maqolaning 8. sahifasidagi 7-rasm ushbu arxitekturani ko‘rsatadi. Yetakchi transport vositasida ishlaydigan markazlashtirilgan rejalashtiruvchi atrof-muhit ma’lumotlari va yetakchining real vaqt holatidan foydalanib, barcha transport vositalarining nishon pozitsiyalarini hisoblaydi.

Shundan so‘ng Steering Mode Selector har bir transport vositasi uchun mos boshqaruv turini belgilaydi. Nishon pozitsiyalar aloqa shinasi orqali transport vositalariga yuboriladi. Har bir transport vositasi o‘zining mustaqil yopiq konturli kuzatuv boshqaruvini bajaradi.

Virtual Structure usuli formatsiyani qanday saqlaydi?

Tadqiqotda Virtual Structure yondashuvi yordamida butun transport vositalari guruhi yagona geometrik tuzilma sifatida qaraladi. Har bir transport vositasining yetakchi transport vositasiga nisbatan bo‘lishi kerak bo‘lgan nisbiy pozitsiyasi aniqlanadi.

Tadqiqotchilar to‘rtta asosiy formatsiyadan foydalanadi:

• bo‘ylama yoki gorizontal chiziqli formatsiya,
• V formatsiyasi,
• to‘rtburchak formatsiya,
• aylana/yoy shaklidagi formatsiya.

Masalan, bo‘ylama kolonna formatsiyasida i-transport vositasining nisbiy pozitsiyasi:

d^col_i = [−(i−1)L_col, 0]^T

tarzida aniqlanadi.

Gorizontal chiziqli formatsiya uchun:

d^row_i = [0, (4−i)L_row]^T

ishlatiladi.

Yetakchi transport vositasining global pozitsiyasi ma’lum bo‘lsa, ergashuvchi transport vositasining mutlaq nishon pozitsiyasi:

[x^target_i, y^target_i]^T = [x_L, y_L]^T + R(θ_L)d^ref_i

orqali hisoblanadi.

Nega klassik PID o‘rniga qayta aloqa orqali chiziqlashtirish ishlatiladi?

Transport vositasi harakatida bo‘ylama tezlanish va yo‘nalish o‘zgarishi bir-biridan butunlay mustaqil emas. Ayniqsa yuqori tezlik yoki katta egrilikka ega manevrlarda bu bog‘liqlik klassik PID boshqaruvining samaradorligini kamaytirishi mumkin.

Shu sababli tadqiqotchilar global X va Y yo‘nalishlarini ikkita virtual boshqaruv kirishiga ajratadi:

Ẍ = u_x

Ÿ = u_y

Haqiqiy fizik tezlanish a va yaw tezligi ω esa:

a = u_x cosθ + u_y sinθ

ω = (1/v)(−u_x sinθ + u_y cosθ)

ko‘rinishida qayta olinadi.

Old g‘ildirak boshqaruv burchagi:

δ = arctan(ωL/v)

munosabati bilan hisoblanadi.

Shu tariqa nochiziqli bog‘langan tizim X va Y yo‘nalishlarida ikkita mustaqil ikkinchi tartibli tizimga aylantiriladi.

Boshqaruv barqarorligi qanday ko‘rsatildi?

Kuzatish xatolari e_x va e_y uchun yopiq kontur dinamikasi:

ë_x + K_d,xė_x + K_p,xe_x = 0

ë_y + K_d,yė_y + K_p,ye_y = 0

ko‘rinishida olinadi.

Routh-Hurwitz mezoniga ko‘ra K_p > 0 va K_d > 0 tanlanganda xarakteristik tenglama ildizlari kompleks tekislikning chap yarmida qolishi va kuzatish xatolari asimptotik ravishda nolga intilishi ko‘rsatiladi.

Tizim Qaysi Boshqaruv Rejimini Qachon Tanlaydi?

AMM tizimining asosiy yangiligi faqat ko‘plab boshqaruv turlariga ega bo‘lishi emas, balki ularni vazifa davomida avtomatik tanlashidir.

Avval nishon pozitsiya xatosi transport vositasining o‘z koordinata tizimiga o‘tkaziladi:

[x_err, y_err]^T = R(θ_i)^T [x^target_i−x_i, y^target_i−y_i]^T

So‘ng nishonning transport vositasi yo‘nalishiga nisbatan burchagi:

α_maneuver = atan2(y_err, x_err)

orqali hisoblanadi.

Tadqiqotda, shuningdek, qayta aloqa orqali chiziqlashtirish tenglamasidagi 1/v hadi past tezliklarda sonli muammo tug‘dirishi mumkinligi sababli 0,5 m/s past tezlik himoya chegarasi ishlatiladi.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Simulyatsiya platformasi

Tekshirish uchun MATLAB/Simulink R2023a muhitida yetti dona 4WIDS uchuvchisiz transport vositasidan iborat formatsiya modeli qurilgan.

Simulyatsiya parametrlaridan ayrimlari:

• Simulyatsiya qadami: 0,01 s
• Transport vositasi g‘ildirak bazasi: L = 2,0 m
• Transport vositalari soni: 7
• Asosiy taqqoslash usuli: an’anaviy FWS formatsiya boshqaruvi

Simulyatsiya to‘rtta asosiy komponentdan iborat: global tayanch generatori, markazlashtirilgan formatsiya rejalashtiruvchisi, yettita alohida taqsimlangan transport vositasi boshqaruv konturi va ma’lumot/vizualizatsiya infratuzilmasi.

1-senariy: Parallel polosa almashtirish

Birinchi tajriba sof yonlama harakatda AMM afzalligini o‘rganadi. Yetti transport vositasidan iborat kolonna formatsiyasi X yo‘nalishida harakatlanarkan, qo‘shni polosaga o‘tadi.

AMM tizimida transport vositalari kichik yonlama og‘ishda krab boshqaruviga o‘tib, kuzov burchagini taxminan o‘zgarmas holda saqlaydi. An’anaviy FWS esa avval yaw burchagini hosil qilishi kerakligi sabab S shaklidagi uzunroq yo‘lni bosib o‘tadi.

Maqolaning 17. sahifasidagi 9-rasm bu farqni aniq ko‘rsatadi. AMM egri chizig‘i nishon yonlama pozitsiyaga tez va trapetsiyasimon tarzda yetib borgan paytda, FWS egri chizig‘ida sezilarli kechikish ko‘rinadi.

5 metrlik yonlama siljishda o‘lchangan farq

O‘rnashish vaqti polosa almashtirish buyrug‘i qabul qilingandan nishon pozitsiyaga nisbatan og‘ish %2 dan pastga tushguncha o‘tgan vaqt sifatida aniqlangan.

Krab Boshqaruvi Har Qanday Holatda FWS dan Yaxshiroqmi?

Yo‘q. Tadqiqotning muhim natijalaridan biri ko‘p rejimli tizim nima uchun zarur ekanini ko‘rsatadigan ushbu samaradorlik muvozanatidir.

Krab boshqaruvi kichik yonlama tuzatishlarda juda qisqa yo‘l berishi mumkin; biroq transport vositasi diagonal harakat qilganda bo‘ylama tezlik tarkibiy qismi:

v_x = v cos α

munosabatiga ko‘ra kamayishi mumkin.

Shu sabab katta yonlama masofalarda yoki yuqori tezlikdagi formatsiya o‘zgarishlarida FWS ayrim transport vositalari uchun ko‘proq mos bo‘lishi mumkin.

Tadqiqotning 18. sahifasidagi 11-rasm krab va FWS rejimlarining X va Y yo‘nalishlaridagi harakatlarini taqqoslaydi. Krab rejimida yonlama nishonga to‘g‘ridan-to‘g‘riroq yetib borilsa, FWS bo‘ylama tezlikni yaxshiroq saqlashi mumkin.

2-senariy: Kolonnadan gorizontal va V formatsiyasiga o‘tish

Ikkinchi tajribada transport vositalarining bir xil formatsiya o‘zgarishi davomida ham turli boshqaruv rejimlarini tanlay olishi sinovdan o‘tkazilgan.

Boshqaruv tizimi vazifani yonlama siljish miqdoriga ko‘ra tasniflaydi.

Ichki transport vositalari — masalan C2 va C3: Yonlama og‘ish taxminan 6 metrdan kichik bo‘lganda vazifa “nozik sozlash” sifatida tasniflangan va Crab Mode tanlangan. Shu tariqa transport vositalari qisqa, to‘g‘ri/diagonal yo‘llar bilan nishon pozitsiyalariga borgan.

Tashqi transport vositalari — masalan C6 va C7: Yonlama harakat 10 metrdan oshganda va formatsiyaga yetish uchun yuqoriroq bo‘ylama tezlik kerak bo‘lganda tizim bularni yuqori dinamikali manevrlar deb baholagan va FWS dan foydalangan.

Maqolaning 19. va 20. sahifalaridagi 12-rasm va 13-rasm yetti transport vositasining V formatsiyasi bilan gorizontal chiziqli formatsiya o‘rtasidagi qayta tuzilishini ko‘rsatadi.

Rejimlar orasida uzluksiz almashinish qanday oldi olinadi?

Ko‘p rejimli boshqaruv tizimlarida chegara atrofidagi kichik xato o‘zgarishi boshqaruvchining rejimni doimiy almashtirishiga sabab bo‘lishi mumkin. Bu holat chattering yoki boshqaruv tebranishi deb ataladi.

Tadqiqotchilar buni kamaytirish uchun:

• gisterezisli taqqoslash mantiqi,
• vazifani qulflash mexanizmi,
• anti-jitter taymerlari,
• bosqichli tezlikni rejalashtirish

dan foydalangan.

Simulyatsiyada ayniqsa tashqi C6 va C7 transport vositalarining xato qiymati chegara atrofida o‘zgarsa ham, FWS rejimi manevrning katta qismi tugaguncha saqlab qolingan. Shu tariqa rejim o‘zgarishlari keltirib chiqarishi mumkin bo‘lgan pog‘onali tebranishlarning oldi olingan.

Tadqiqotning asosiy xulosasi

Tadqiqot bitta boshqaruv turi barcha formatsiya vazifalari uchun eng maqbul variant emasligini ko‘rsatadi.

Kichik yonlama tuzatishlarda krab boshqaruvi eng qisqa harakat geometriyasini ta’minlashi mumkin. Tor burilishlarda 4WCS kichik burilish radiusidan foydalanishi mumkin. Katta masofali yoki yuqori tezlikdagi harakatlarda esa FWS barqarorlik va bo‘ylama tezlik bo‘yicha afzallik berishi mumkin.

AMM tizimi ushbu uchta xatti-harakatni bir transport vositasida dinamik ravishda birlashtirishni maqsad qiladi.

Tadqiqot cheklovlari

1. Haqiqiy transport vositasida tajriba o‘tkazilmagan. Natijalar MATLAB/Simulink simulyatsiyalaridan olingan.
2. To‘liq transport vositasi dinamikasi modellashtirilmagan. Shinaning yonlama deformatsiyasi va yo‘l-qoplama yopishish koeffitsienti kabi nochiziqli ta’sirlar batafsil modelga kiritilmagan.
3. Aloqa ideal deb qabul qilingan. Real tizimlarda yuz berishi mumkin bo‘lgan kechikish va paket yo‘qotishlari tekshirilmagan.
4. Dinamik to‘siqlardan qochish hali keng qamrovda tasdiqlanmagan.
5. Yuqori aniqlikdagi fizika dvigatelidan foydalanilmagan. Tadqiqot ayniqsa boshqaruv mantiqi va kinematik cheklovlarning nazariy tasdig‘iga qaratilgan.

Mualliflar keyingi bosqichda yuqori aniqlikdagi dinamik modellarni, aloqa cheklovlari uchun kuzatuvchiga asoslangan holat kompensatsiyasini, Model Predictive Control asosidagi dinamik to‘siqlardan qochishni va haqiqiy 4WIDS transport vositalari tajribalarini rejalashtirgan.

Manba va Usul Eslatmasi

Asl sarlavha: Dynamic Cooperative Control Method for Highly Maneuverable Unmanned Vehicle Formations Based on Adaptive Multi-Mode Steering

Mualliflar: Yongshuo Li, Huijun Yue, Hongjun Yu, Jie Gu, Zheng Li va Jicheng Fan.

Jurnal: Machines.

Yil / Jild / Maqola: 2026, 14, 80.

DOI: 10.3390/machines14010080

Topshirilgan: 3 dekabr 2025.

Tahrir: 31 dekabr 2025.

Qabul qilingan: 6 yanvar 2026.

Nashr: 8 yanvar 2026.

Nashriyotchi: MDPI.

Litsenziya: Creative Commons Attribution — CC BY.

Tadqiqot turi: Avtonom transport vositalari formatsiyasini boshqarishga qaratilgan matematik modellashtirish va MATLAB/Simulink asosidagi boshqaruv tizimi simulyatsiyasi.

Transport vositasi arxitekturasi: Four-Wheel Independent Drive and Steering — 4WIDS.

Taklif qilingan usul: Adaptive Multi-Mode — AMM cooperative formation control.

Asosiy komponentlar: Virtual Structure formatsiya rejalashtiruvchisi, moslashuvchan steering-mode selector, qayta aloqa orqali chiziqlashtirilgan trayektoriyani kuzatish, gisterezis va vazifani qulflash mexanizmlari.

Tasdiqlash muhiti: MATLAB/Simulink R2023a; yetti transport vositasi; 0,01 s simulyatsiya qadami; 2,0 m g‘ildirak bazasi.

Ma’lumotlarga kirish: Tadqiqotning asl ma’lumotlari va qo‘shimcha materiallari Zenodo yozuvi orqali mavjudligi bildirilgan.

Moliyalashtirish: “Science and Innovation Yongjiang 2035” Ningbo City Key R&D Program, No. 2025Z005; shuningdek Beijing Institute of Space Launch Technology ko‘magi.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yo‘qligini ma’lum qilgan.

Yozuv vositasi bayonoti: Maqolaning grammatik o‘qiluvchanligini yaxshilash maqsadida yozish jarayonida DeepSeek V3.2 dan foydalanilgani ko‘rsatilgan.

Ilmiy talqin chegarasi: Hisobotda taqdim etilgan samaradorlik yaxshilanishlari kinematikaga asoslangan MATLAB/Simulink simulyatsiyalariga tegishli. Shina-yo‘l o‘zaro ta’siri, aloqa kechikishlari, paket yo‘qotilishi, murakkab dinamik to‘siqlar va haqiqiy transport vositasi xatti-harakati hali shu ko‘lamda tasdiqlanmagan.