Loading...

Motion Planning & Control of Mobile Robots

Seifi, Sepehr | 2012

1990 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 43197 (05)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Electrical Engineering
  6. Advisor(s): Namvar, Mehrzad
  7. Abstract:
  8. Wheeled mobile robots form a subcategory of mobile robots and are usually accompanied with geometric constraints on their velocities. These constraints do not allow the robots to move in any path that only does not collide with obstacles, in order to move from one point to another. On the other hand, the nonlinear nature of these systems make their control difficult. A general approach in motion planning and control for mobile robots is using standard forms equivalent to their state equations; Usually, solving motion planning and control problems for these forms is easier than that of the original system. Also,the mentioned problems are more prospective to have a systematic solution for these forms. The chained form is one of the standard forms equivalent to the kinematic model of many wheeled mobile robots. This form is physically similar to the kinematic models to some extent. Based on the chained form, a framework and method for desiging controllers with the objective of point stabilization of these robots is presented in this thesis. Besides exponential stability of the closed-loop system, the controller obtained from the proposed method achieves a mixed H2–H∞ performance. Linear matrix inequalities play a key role in the design procedure.
    Using H2–H∞ theory for linear time-varying systems, a necessary and sufficient condition for point stabilization and mixed performance is proposed based on differential linear matrix inequalities. A sufficient condition involving only time-invariant linear matrix inequalities is also proposed for these two objectives. The feasibility problem associated with these time-invariant inequalities can be solved with the aid of various software packages.
    Another feature of the proposed method is considering constraints on some of the velocities of the original system (wheeled mobile robot)
  9. Keywords:
  10. Nonholonomic System ; Locomotion Control ; Linear Matrix Inequality (LMI) ; Wheeled Mobile Robot ; Mixed H2-H& Performance

 Digital Object List

 Bookmark

  • مقدمه
    • معرفی کیفی ربات‌های چرخ‌دار
      • تعاریف اولیه
      • اهداف حرکتی
      • طراحی‌های لازم برای حرکت ربات‌ها
    • مروری گذرا بر پژوهش‌ها درباره‌ی حرکت ربات‌های چرخ‌دار
      • فرم زنجیره‌ای
      • چالش‌های کنترلی
    • نوآوری‌ها
    • طرح کلی مطالب
  • مدل‌سازی و کنترل ربات‌های چرخ‌دار
    • مدل سینماتیکی ربات‌های چرخ‌دار
      • استقرار ربات چرخ‌دار در صفحه‌ی حرکت
      • انواع چرخ‌ها و محدودیت‌های حرکتی آن‌ها
      • محدودیت‌های روی قابلیت تحرک ربات‌های چرخ‌دار
      • به دست آوردن مدل سینماتیکی از روی محدودیت‌ها
      • سیستم N-تریلری
    • چالش‌های کنترل ربات‌های چرخ‌دار
      • محدودیت‌ها: هولونومیک و غیرهولونومیک
      • کنترل‌پذیری
      • دشواری طراحی کنترل‌کننده‌ی پایدارساز برای سیستم‌های غیرهولونومیک
  • سیستم‌های زنجیره‌ای
    • خواص ساختاری سیستم زنجیره‌ای
    • بیان کیفی هدف‌ها
    • دلایل انتخاب فرم زنجیره‌ای از میان فرم‌های استاندارد
  • مروری بر پژوهش‌ها
    • نوآوری با استفاده از نرم‌های H2 و H
  • پایدارسازی سیستم‌های زنجیره‌ای
    • مروری بر نظریه‌ی H2–H
      • معیارهای H و H2 متغیر با زمان
      • طراحی فیدبک حالت برای کارایی مخلوط H2–H
    • طراحی کنترل‌کننده
      • پایدارسازی زیرسیستم G
      • پایدارسازی زیرسیستم S
  • کاربرد در ربات‌های چرخ‌دار
    • مدل سینماتیکی و تبدیل به فرم زنجیره‌ای
    • طراحی کنترل‌کننده برای زیرسیستم A
      • ساده‌سازی محدودیت (7-6)
      • ساده‌سازی محدودیت (8-6)
      • ارضا کردن محدودیت‌های (7-6) و (8-6)
    • نتایج شبیه‌سازی
  • نتیجه‌گیری و پیشنهاد کارهای آینده
  • جبر لی
  • برهان‌ها
    • برهان قضیه‌ی 5.3
    • برهان قضیه‌ی 5.4
    • برهان قضیه‌ی 5.5
...see more