Application of the transverse function approach to the control of maneuvering nonholonomic vehicle
Application de l´approche par fonctions transverses à la commande de véhicules non-holonomes manoeuvrants
Résumé
This PhD Thesis concerns the automated guidance of wheeled vehicles.
Our objective is the development and the experimentation of a new control approach for nonlinear systems in order to achieve the tracking of a moving target, associated, for example, with a reference vehicle. An original feature of this work is that the target is allowed to move freely in the plane and thus to perform motions which are not feasible by the controlled vehicle.
It becomes thus possible to follow a reference vehicle independently of its motions (forward motion, backwards motion, maneuvers...).
The control approach is based on the transverse function framework, and consists to perform the practical stabilization of the target.
First, we analyze the influence of the control parameters on the target tracking. Based on this analysis, we propose two extensions in order to improve the tracking precision and the system´s behaviour during the transient phases. Finally, we present experimental results obtained with the robotic system of the Icare laboratory.
To this purpose, an estimator of the target´s velocity has been developed. It is based on visual and odometry measurements.
Our objective is the development and the experimentation of a new control approach for nonlinear systems in order to achieve the tracking of a moving target, associated, for example, with a reference vehicle. An original feature of this work is that the target is allowed to move freely in the plane and thus to perform motions which are not feasible by the controlled vehicle.
It becomes thus possible to follow a reference vehicle independently of its motions (forward motion, backwards motion, maneuvers...).
The control approach is based on the transverse function framework, and consists to perform the practical stabilization of the target.
First, we analyze the influence of the control parameters on the target tracking. Based on this analysis, we propose two extensions in order to improve the tracking precision and the system´s behaviour during the transient phases. Finally, we present experimental results obtained with the robotic system of the Icare laboratory.
To this purpose, an estimator of the target´s velocity has been developed. It is based on visual and odometry measurements.
Ce travail de thèse se place dans le cadre de la conduite automatisée des véhicules sur roues.
Notre objectif est le développement et l´expérimentation d´une nouvelle approche de commande des systèmes non-linéaires en vue du suivi d´une cible, associée par exemple à un véhicule de référence. L´originalité de ce travail est que la cible n´est pas contrainte dans ces mouvements et peut donc suivre des trajectoires non réalisables par le véhicule commandé.
Il devient ainsi possible d´effectuer le suivi d´un véhicule de référence quelque soit le mouvement de celui-ci (marche avant, marche arrière, manoeuvres...).
L´approche de commande étudiée ici est basée sur le concept de fonction transverse, et consiste à effectuer une stabilisation pratique du repère cible.
Dans un premier temps, nous analysons l´influence des paramètres de commande sur le suivi du repère.
A partir de cette analyse, nous proposons ensuite de nouvelles commandes qui permettent d´améliorer la précision du suivi et le comportement du système lors des phases transitoires.
Enfin, nous présentons des résultats d´expérimentations obtenus sur le système robotique du laboratoire Icare.
Cette phase expérimentale a nécessité de développer un estimateur de la vitesse de la cible. Celui-ci est basé sur la fusion des données issues de la vision et de celles issues des mesures odométriques.
Notre objectif est le développement et l´expérimentation d´une nouvelle approche de commande des systèmes non-linéaires en vue du suivi d´une cible, associée par exemple à un véhicule de référence. L´originalité de ce travail est que la cible n´est pas contrainte dans ces mouvements et peut donc suivre des trajectoires non réalisables par le véhicule commandé.
Il devient ainsi possible d´effectuer le suivi d´un véhicule de référence quelque soit le mouvement de celui-ci (marche avant, marche arrière, manoeuvres...).
L´approche de commande étudiée ici est basée sur le concept de fonction transverse, et consiste à effectuer une stabilisation pratique du repère cible.
Dans un premier temps, nous analysons l´influence des paramètres de commande sur le suivi du repère.
A partir de cette analyse, nous proposons ensuite de nouvelles commandes qui permettent d´améliorer la précision du suivi et le comportement du système lors des phases transitoires.
Enfin, nous présentons des résultats d´expérimentations obtenus sur le système robotique du laboratoire Icare.
Cette phase expérimentale a nécessité de développer un estimateur de la vitesse de la cible. Celui-ci est basé sur la fusion des données issues de la vision et de celles issues des mesures odométriques.