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[국내논문] 새로운 슬라이딩 표면에 기반한 비홀로노믹 이동 로봇의 추종 제어
A New Sliding-Surface-Based Tracking Control of Nonholonomic Mobile Robots 원문보기

제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, v.14 no.8, 2008년, pp.842 - 847  

박봉석 (연세대학교 전기전자공학과) ,  유성진 (연세대학교 전기전자공학과) ,  최윤호 (경기대학교 전자공학과) ,  박진배 (연세대학교 전기전자공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes a new sliding-surface-based tracking control system for nonholonomic mobile robots with disturbance. To design a robust controller, we consider the kinematic model and the dynamic model of mobile robots with disturbance. We also propose a new sliding surface to solve the problem ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 [12]가 갖는 문제점을 해결하기 위해 미분 가능한 요소로 구성된 새로운 슬라이딩 표면을 제안한다. 새로운 슬라이딩 표면으로 인하여 [11]이 갖는 자세에 대한 제약 조건뿐만 아니라 [12]의 제어 입력에 존재하는 미분 불가능한 요소가 제거되므로 어떠한 제약 조건 없이 이동로봇의 경로 추종이 가능한 제어 입력을 구할 수 있다.
  • 본 논문에서는 기존의 비홀로노믹 이동 로봇을 위한 슬라이딩 모드 제어기가 가지고 있는 미분 불가능한 문제를 해결하기 위해 새로운 슬라이딩 표면에 기반한 제어기를 제안하였다. 본 논문에서 제안한 제어 시스템은 [12]에서 제안한 슬라이딩 표면의 장점을 포함하며 미분 가능한 요소로 새로운 슬라이딩 표면을 구성함으로써 제어기 입력 부분에 특이성 및 미분 불가능한 요소들을 제거한다.
  • 본 논문의 모의 실험에서는 [12]에서 제시된 직선과 곡선에 대한 기준 궤적을 주어서 본 논문에서 제안한 제어기의 성능을 검증한다.

가설 설정

  • 여기서 y=H", /=[/! f2J, 困 M■饥” = 1, 2 이며 H(g) 와 F(g, z) 를 완벽히 알고 있다고 가정 한다.
  • 가정 1: 이동 로봇의 동역학 모델 (5)에 경계치가 있는 외란 이 존재한다면 (9)와 같이 나타낸다[12].
  • 가정 2: 본 논문에서는 이동 로봇의 위치 추종을 하는데 있어서 이동 로봇이 전진만 할 수 있다고 가정한다. 즉, vc, vr > 0 인 경우만을 다루며, vc vr M 0 인 경우는 다루지 않는다.
  • 002 이다. 외란은 평균값 0, 분산 0.5 인 가우시안 랜덤 노이즈(Gaussian random noise)로 선택하며, 외란의 경계치는 j'm\ = = 0.5 로 가정한다. 기준 궤도에 대한 조건은 디음과 같다.
  • 현재의 이동 로봇은 00=27.3(〃?), 4, = 2.38(md), 각도 0 =-0.38(raQ 의 초기 위치에 있다고 가정한다.
  • 현재의 이동 로봇은 pc = 7.3(m), 念 = 2.38(rad), 각도 q=-0.38(rad) 의 초기 위치에 있다고 가정한다.
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참고문헌 (12)

  1. R. W. Brockett, 'Asymptotic stability and feedback stabilization,' in Differential Geometric Control Theory, Eds. Boston, MA: Birkhauser, pp. 181-191, 1983 

  2. Y. Kanayama, Y. Kimura, F. Miyazaki, and T. Noguchi, 'A stable tracking control method for a nonholonomic mobile robot,' in Proc. IEEE Int. Conf. Robot and Automation, pp. 384- 389, 1990 

  3. C. Samson and K. Ait-Abderrahim, 'Feedback control of a nonholonomic wheeled cart in cartesian space,' in Proc. IEEE Int. Conf. Robot and Automation, pp. 1136-1141, 1991 

  4. T. Fukao, H. Nakagawa, and N. Adachi, 'Adaptive tracking control of a nonholonomic mobile robot,' IEEE Trans. Robotics and Automation, vol. 16, no. 5, pp. 609-615, Oct. 2000 

  5. R. Fierro and F. L. Lewis, 'Control of a nonholonomic mobile robot: Backstepping kinematics into dynamics,' Journal of Robotic Systems, vol. 14, no. 3, pp. 149-163, 1997 

  6. W. E. Dixon, M. S. de Queiroz, D. M. Dawson, and T. J. Flynn, 'Adaptive tracking and regulation of a wheeled mobile robot with controller/update law modularity,' IEEE Trans. Control System Technology, vol. 12, no. 1, pp. 138-147, July 2004 

  7. M. S. Kim, J. H. Shin, S. G. Hong, and J. J. Lee, 'Designing a robust adaptive dynamic controller for nonholonomic mobile robots under modeling uncertainties and disturbances,' Mechatronics, vol. 13, no. 5, pp. 507-519, 2003 

  8. W. Dong and K. D. Kuhnert, 'Robust adaptive control of nonholonomic mobile robot with parameter and nonparameter uncertainties,' IEEE Trans. Robot. Automat., vol. 21, no. 2, pp. 261-266, 2005 

  9. T. Das and I. N. Kar, 'Design and implementation of an adaptive fuzzy logic based controller of wheeled mobile robots,' IEEE Trans. Control System Technology, vol. 14, no. 3, pp. 501-510, 2006 

  10. R. Fierro and F. L. Lewis, 'Control of a nonholonomic mobile robot using neural networks,' IEEE Trans. Neural Networks, vol. 9, no. 4, pp. 589-600, 1998 

  11. J. M. Yang and J. H. Kim, 'Sliding mode control of trajectory tracking of nonholonomic wheeled mobile robots,' IEEE Trans. Robot. Automat., vol. 15, no. 3, pp. 578-587, 1999 

  12. D. Chwa, 'Sliding-mode control of nonholonomic wheeled mobile robots in polar coordinates,' IEEE Trans. Control System Technology, vol. 12, no. 4, pp. 637-644, July 2004 

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