Contribution a la commande des robots mobiles non-holonomes

Contribution to the feedback control of nonholonomic mobile robots

• Auteur / Autrice : ABDELHAMID TAYEBI
• Direction : Ahmed Rachid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Amiens

Résumé

Dans ce memoire, nous nous interessons principalement a la commande en boucle fermee des robots mobiles a roues en particulier et des systemes non-holonomes chaines en general. Nous avons prete une attention particuliere aux problemes de poursuite de trajectoires et de stabilisation a une configuration desiree. Le premier probleme consiste a synthetiser des lois de commande en boucle fermee permettant au robot mobile de suivre une trajectoire de reference generee auparavant par un planificateur de chemins. Dans ce contexte, nous avons developpe une loi de commande non-lineaire permettant la linearisation exacte et conduisant a la stabilite exponentielle globale du systeme en boucle fermee. Nous avons aussi propose un nouveau modele cinematique, en representation polaire signee, qui nous a permis de synthetiser une loi de commande permettant de realiser une stabilisation avec specification de la trajectoire a suivre. Le second probleme consiste a synthetiser une loi de commande permettant de deplacer le robot mobile d'une configuration initiale quelconque vers une configuration finale desiree. Ce probleme est beaucoup plus complexe que celui de la poursuite de trajectoires. Ceci est du au fait que les robots mobiles a roues et les systemes non-holonomes en general ne sont pas stabilisables par des retours d'etat autonomes c#. Cependant, les lois de commande instationnaires c# apportent des solutions theoriques elegantes pour la stabilisation asymptotique de ce type de systemes. Neanmoins, ce type de commandes periodiques presente certains inconvenients d'ordre pratique concernant les taux de convergence et les trajectoires generees. Ceci a motive les chercheurs pour developper des retours autonomes, discontinus ou continus par morceaux, pour la stabilisation exponentielle des systemes non-holonomes. C'est dans cette optique que nous avons exploite l'approche de la variete invariante et du backstepping pour proposer des retours d'etat et de sortie, autonomes, quasi-continus, et exponentiellement stabilisants pour les systemes non-holonomes chaines. Nous avons aussi propose une version adaptative pour la stabilisation exponentielle robuste des robots mobiles a roues en presence de perturbations intervenant au meme endroit que la commande. Les techniques de commande proposees ont ete implantees avec succes sur le robot mobile charlatte.