Dissertação
{pt_PT=Modelling and Control for a Rhombic-Like Vehicle: A case study} {} EVALUATED
{pt=O trabalho desenvolvido nesta tese foca-se na conceção, validação e comparação de diferentes soluções de controlo que permitam um robô móvel particular - veículo tipo romba seguir uma dada referência. O veículo tipo romba está equipado com dois módulos dirigíveis e direcionáveis, cada módulo com duas rodas nas laterais. A modelação do veículo é baseado nas equações cinemáticas e dinâmicas. O simulador do veículo é desenvolvido em Simulink /Matlab. O modelo cinemático do veículo aderente a restrições não-holonómicas é projetada para o projeto de controlo, é também realizada uma lineariza-ção do modelo em torno do ponto de funcionamento, obtendo assim um sistema linear em espaço de estados. O controlo de movimento é desenvolvido com a seguinte abordagem hierárquica: i) lei de baixo nível para o controlo de velocidade do motor e ii) lei de controlo de alto nível para o controlo de posição. A lei de controlo de baixo nível é baseado na teoria de controlo Proporcional-Integral-Derivativo (PID). A modelação do sistema do atuador específico, e ainda uma implementação do controlo de velocidade é realizada. As metodologias de controlo desenvolvidas para lei de controlo de alto nível são métodos de controlo geométrico e de controlo ótimo. Os resultados da simulação demonstram que com as soluções apresentadas, o veículo tipo romba segue a referência desejada com uma margem de erro aceitável. A tese permitiu uma contribuição significativa no âmbito do projeto de investigação e desenvolvimento FORMULAfusion do Instituto de Plasmas Fusão Nuclear no Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa. , en=The work developed in this thesis focuses on the design, validation, and comparison of different control solutions allowing a particular wheeled mobile robot - rhombic like vehicle to follow a reference path. The rhombic like vehicle equips with two drivable and steerable modules, and each module has two wheels on the sides. The vehicle’s modeling is based on kinematic and dynamic equations. A simulator is built in Simulink/Matlab. Furthermore, the vehicle’s kinematic model adherence to a nonholonomic constraint is studied for the control design purpose. The linearizing of the kinematic model around the operating point is performed to obtain the linear state-space system. The motion control is developed with the hierarchical approach: i) low-level law for the motor speed control and ii) high-level control law for the position control. The low-level control is based on the Proportional–Integral–Derivative (PID) control theory. The modeling of the specific drive system followed by implementing the speed control is performed. The high-level control methodologies developed for position control are geometric control and linear optimal control methods. The desired performance criteria are defined to allow proposed solutions to be compared. Simulation results demonstrate the presented solutions enable the vehicle to follow the desired reference with an acceptable error margin, and the advantages and disadvantages of different control solutions are studied. The work presented in this thesis played an essential contribution to the project FORMULAfusion of the Instituto de Plasmas Fusão Nuclear in Instituto Superior Técnico, University of Lisbon.}
janeiro 29, 2021, 14:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
AUTOR
ORIENTADOR
Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN)
Investigador Auxiliar
