Published January 1, 2016
| Version v1
Publication
Open
Wheeled Mobile Robot Trajectory Tracking using Sliding Mode Control
Description
This paper introduces and discusses a control strategy for nonholonomic wheeled mobile robots.The models of the robots include the kinematic and dynamic equations of motion.Trajectory tracking control problem of parallel wheeled differential drive mobile robot is considered, where the robot should reach the final position by following a referenced trajectory for different initial conditions.A motion control strategy for a mobile robot by only assuming the kinematic model was developed by many researchers.In the case of high-speed robot motion, the dynamical model is important.In this study, two stages of the proposed control strategy are presented.The first one is dealing with the kinematics of the system and denoted as 'steering' controller.The second one, a velocity controller is developed based on the robust sliding mode control technique.A new design of the sliding surface is proposed.The switching feedback gain is determined based on a novel mathematical simple rule, considering the initial state of the system.Robustness to parameters uncertainties and stability of the controlled system are achieved.A simulation model of the controlled system is developed in MATLAB-SIMULINK software.Simulation results show the performances of the developed controller.In the case of presence of uncertainties, the results show the superiority of the proposed controller compared with the computed torque method.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تقدم هذه الورقة وتناقش استراتيجية تحكم للروبوتات المتنقلة ذات العجلات غير الهولونية. تشمل نماذج الروبوتات المعادلات الحركية والديناميكية للحركة. يتم النظر في مشكلة التحكم في تتبع المسار للروبوت المتنقل ذو الدفع التفاضلي المتوازي، حيث يجب أن يصل الروبوت إلى الموضع النهائي باتباع مسار مرجعي لظروف أولية مختلفة. استراتيجية التحكم في الحركة للروبوت المتنقل بافتراض أن العديد من الباحثين قد طوروا النموذج الحركي فقط. في حالة حركة الروبوت عالية السرعة، يكون النموذج الديناميكي مهمًا. في هذه الدراسة، يتم تقديم مرحلتين من استراتيجية التحكم المقترحة. الأولى تتعامل مع حركية النظام ويشار إليها باسم وحدة تحكم "التوجيه". والثانية، يتم تطوير وحدة تحكم في السرعة بناءً على تقنية التحكم القوية في الوضع الانزلاقي. يتم اقتراح تصميم جديد للسطح المنزلق. يتم تحديد كسب التغذية الراجعة للتبديل بناءً على قاعدة رياضية بسيطة جديدة، مع الأخذ في الاعتبار الحالة الأولية للنظام. يتم تحقيق الثبات على المعلمات وعدم اليقين واستقرار النظام المتحكم فيه. يتم تطوير نموذج محاكاة للنظام المتحكم فيه برنامج MATLAB - SIMULINK. تظهر نتائج المحاكاة أداء وحدة التحكم المطورة. في حالة وجود شكوك، تظهر النتائج تفوق وحدة التحكم المقترحة مقارنة بطريقة عزم الدوران المحسوبة.Translated Description (French)
Cet article présente et discute d'une stratégie de contrôle pour les robots mobiles à roues non-holonomes. Les modèles des robots comprennent les équations cinématiques et dynamiques du mouvement. Le problème de contrôle de suivi de trajectoire du robot mobile à entraînement différentiel à roues parallèles est considéré, où le robot devrait atteindre la position finale en suivant une trajectoire référencée pour différentes conditions initiales. Une stratégie de contrôle de mouvement pour un robot mobile en supposant seulement que le modèle cinématique a été développé par de nombreux chercheurs. Dans le cas du mouvement de robot à grande vitesse, le modèle dynamique est important. Dans cette étude, deux étapes de la stratégie de contrôle proposée sont présentées.La première traite de la cinématique du système et est appelée contrôleur de « direction ».La seconde, un contrôleur de vitesse est développé sur la base de la technique de contrôle en mode coulissant robuste.Une nouvelle conception de la surface coulissante est proposée.Le gain de rétroaction de commutation est déterminé sur la base d'une nouvelle règle mathématique simple, compte tenu de l'état initial du système.La robustesse aux incertitudes des paramètres et la stabilité du système contrôlé sont atteintes.Un modèle de simulation du système contrôlé est développé en Logiciel Matlab-Simulink. Les résultats de la simulation montrent les performances du contrôleur développé. En cas de présence d'incertitudes, les résultats montrent la supériorité du contrôleur proposé par rapport à la méthode du couple calculé.Translated Description (Spanish)
Este documento presenta y discute una estrategia de control para robots móviles con ruedas no holonómicos. Los modelos de los robots incluyen las ecuaciones cinemáticas y dinámicas de movimiento. Se considera el problema de control de seguimiento de la trayectoria del robot móvil de accionamiento diferencial con ruedas paralelas, donde el robot debe alcanzar la posición final siguiendo una trayectoria de referencia para diferentes condiciones iniciales. Una estrategia de control de movimiento para un robot móvil asumiendo solo que el modelo cinemático fue desarrollado por muchos investigadores. En el caso del movimiento del robot de alta velocidad, el modelo dinámico es importante. En este estudio, se presentan dos etapas de la estrategia de control propuesta. La primera trata de la cinemática del sistema y se denota como controlador de "dirección". La segunda, se desarrolla un controlador de velocidad basado en la técnica de control de modo deslizante robusto. Se propone un nuevo diseño de la superficie deslizante. La ganancia de retroalimentación de conmutación se determina en función de una nueva regla matemática simple, considerando el estado inicial del sistema. Se logra la resistencia a las incertidumbres de los parámetros y la estabilidad del sistema controlado. Se desarrolla un modelo de simulación del sistema controlado en Software MATLAB-SIMULINK. Los resultados de la simulación muestran el rendimiento del controlador desarrollado. En caso de presencia de incertidumbres, los resultados muestran la superioridad del controlador propuesto en comparación con el método de par calculado.Files
jcssp.2016.48.55.pdf
Files
(567.1 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b4cbc7a2f2b597c18a87d429f8980ef5
|
567.1 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تتبع مسار الروبوت المحمول بعجلات باستخدام التحكم في وضع الانزلاق
- Translated title (French)
- Suivi de la trajectoire du robot mobile à roues à l'aide du contrôle du mode coulissant
- Translated title (Spanish)
- Seguimiento de la trayectoria del robot móvil con ruedas mediante el control del modo deslizante
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2294664283
- DOI
- 10.3844/jcssp.2016.48.55
References
- https://openalex.org/W1823080267
- https://openalex.org/W1999550999
- https://openalex.org/W1999636742
- https://openalex.org/W2022972436
- https://openalex.org/W2035360334
- https://openalex.org/W2036086171
- https://openalex.org/W2094389905
- https://openalex.org/W2095296461
- https://openalex.org/W2113629102
- https://openalex.org/W2141887413
- https://openalex.org/W2151363704
- https://openalex.org/W2154239108
- https://openalex.org/W2163696230