Trajectory tracking control of unmanned ground vehicles in mixed terrain
İnsansız kara araçlarının değişken yüzey şartlarında yörünge izlemesi kontrolü
- Tez No: 313739
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. A. BUĞRA KOKU, YRD. DOÇ. DR. E. İLHAN KONUKSEVEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Denetim, Hareketli robotlar, Otomasyon sistemleri, Control, Mobile robots, Automation systems
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hareketli robot platformları referans bir yörüngenin otonom olarak takibi amacı ile yoğun olarak kullanılırlar. Referans yörünge değişik karakteristik özelliklere sahip yüzeylerden geçebilir. Eğer yörünge takip görevinde performans ve doğruluk çok önemli değilse, hareketli bir robot tek bir görevi değişik yüzey karakteristikleri olan yol şartlarında yapabilir. Fakat yörünge takip performansı ana amaçlardan bir tanesi ise bilinen yörünge takip modelleri ve sabit bir kontrolcü kullanılarak, hareketli robotun başarıyla görevini yapması beklenemez. Çünkü tekerlekler ve yüzey arasındaki ilişki sürekli değişmektedir ve robotun yörüngeden sapmasına sebeb olacaktır. Bu sorunları çözmek adına tekerlekler ve yüzey arasında etkileşim incelenebilir ve sistem modeline eklenebilir. Bu yörünge takip performansını iyileştirecektir. Bu etkileşimin kontrolcüyle de ilişkilendirilmesi performansa katkı sağlayacaktır. Bu tez çalışması kapsamında, iki tekerlekli diferansiyel sürüş özelliğine sahip bir hareketli robot ile dört tekerlekli, ön tekerlekleri döndürülebilen bir robot araç için modelleme çalışmaları yapılmıştır. Diferansiyel sürüşlü hareketli robot için, daha iyi bir yörünge takibi amacı ile tekerlek kuvvetlerinin (çekiş, yuvarlanma ve yanal) hesaba katıldığı bir prosedür geliştirilmiştir. Bu tekerlek kuvvetlerini tanımlamada kullanılan parametrelerin tahmin edilmesini sağlayan bir mekanizma tanıtılmıştır. Tekerlek kuvvetlerinin yanı sıra, hareketli robotun hareket ettiği yüzeyin eğim bilgisininde hareket modeline dahil edilmesi sağlanmıştır. Dört tekerlekli robot araç ile daha iyi bir yörünge takibi yapabilmek için diğer bir modelleme çalışması yapılmıştır. Bu çalışma kapsamında referans yörünge üreteci ve yörünge takibini sağlayacak kontrolcü tasarımları gerçekleştirilmiştir. Robot aracın hareketini sağlayan arka tekerlekler ve dönüşünü sağlayan ön tekerleklerde oluşan kayma hızlarını baz alan bir kayma modeli geliştirilmiştir. Oluşan bu kayma hızlarını tahmin edibilen bir yapı oluşturulmuştur. Bu yapı referans yörünge takibi performansının ve doğruluğunun artırılması için sistem modeline dahil edilmiştir. Önerilen bütün modelleme çalışmaları deneysel platformlar kullanılarak test edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Mobile robots are commonly used to achieve tasks involving tracking a desired trajectory and following a predefined path in different types of terrains that have different surface characteristics. A mobile robot can perform the same navigation task task over different surfaces if the tracking performance and accuracy are not essential. However, if the tracking performance is the main objective, due to changing the characteristics of wheel-ground interaction, a single set of controller parameters or an equation of motion might be easily failing to guarantee a desired performance and accuracy. The interaction occurring between the wheels and ground can be integrated into the system model so that the performance of the mobile robot can be enhanced on various surfaces. This modeling approach related to wheel-ground interaction can also be incorporated into the motion controller. In this thesis study, modeling studies for a two wheeled differential drive mobile robot and a steerable four-wheeled robot vehicle are carried out. A strategy to achieve better tracking performance for a differential drive mobile robot is developed by introducing a procedure including the effects of external wheel forces; i.e, traction, rolling and lateral. A new methodology to represent the effects of lateral wheel force is proposed. An estimation procedure to estimate the parameters of external wheel forces is also introduced. Moreover, a modeling study that is related to show the effects of surface inclination on tracking performance is performed and the system model of the differential drive mobile robot is updated accordingly. In order to accomplish better trajectory tracking performance and accuracy for a steerable four-wheeled mobile robot, a modeling work that includes a desired trajectory generator and trajectory tracking controller is implemented. The slippage is defined via the slip velocities of steerable front and motorized rear wheels of the mobile robot. These slip velocities are obtained by using the proposed slippage estimation procedure. The estimated slippage information is then comprised into the system model so as to increase the performance and accuracy of the trajectory tracking tasks. All the modeling studies proposed in this study are tested by using simulations and verified on experimental platforms.
Benzer Tezler
- Adaptif bulanık kesir dereceli kayan kipli kontrol yapısının insansız araçların denetimine uygulanması
Application of adaptive fuzzy fractional order sliding mode control structure to the control of unmanned vehicles
KAMİL ORMAN
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN DERDİYOK
- High-speed trajectory replanning and trajectory tracking for collision avoidance
Çarpışma önlemek için yüksek hızlı rota planlama ve rota takibi
MEHMET HASANZADE
Doktora
İngilizce
2021
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE KOYUNCU
- A model based flight control system design approach for micro aerial vehicles using integrated flight testing and hil simulations
Küçük boyutlu insansız hava araçları üzerinde sistem tanılama, uçuş kontrol sistem tasarımı ve donanım ile benzetim uygulamaları
BURAK YÜKSEK
Doktora
İngilizce
2019
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN İNALHAN
- The design of an unmanned ground vehicle and its trajectory-tracking control by using GPS
İnsansız bir yer aracının tasarımı ve GPS ile yörünge kontrolü
FIRAS MUHAMMAD SAIB M.M. AL-NAQSHBANDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ATİLLA BAYRAM
- Quadcopter trajectory tracking control using reinforcement learning
Pekiştirmeli öğrenme ile quadcopter yörünge takibi kontrolü
MUSTAFA ERDEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ