유사 궤환 선형화에 의한 두 바퀴 구동형 이동 로봇의 추종제어
Tracking Control of a Two-Wheeled Mobile Robots via Pseudo Feedback Linearization
- 주제(키워드) mobile robot , tracking control
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 홍석교
- 발행년도 2006
- 학위수여년월 2006. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 논문은 비홀로노믹 구속 조건을 갖는 두 바퀴 구동형 이동 로봇에서 유사 궤환 선형화 기법을 이용한 추종제어기법을 제안한다. 기존의 이동 로봇에서의 여러 추종제어기법이 제안되었지만, 대부분 비선형 해석을 통한 복잡한 수식 전개 과정을 보였다. 이 연구의 목적은 보다 쉽고 간단한 제어기의 설계에 의미를 두고 시작됐다. 바퀴로 이동하는 이동 로봇에 가장 문제화 되는 조건이 비홀로노믹 구속 조건 이다. 이 구속 조건을 지닌 이동 로봇의 선형화 문제에 관하여 많은 연구가 진행 되어 왔다. 그러나 비선형 모델링을 해석하고, 설계 하는 과정이 매우 복잡하고, 모의 실험이 아닌 실제 구현이 까다로웠다. 하지만 본 논문에서는 간단한 제어기법을 이용하고, 실제 실험에도 적용을 해서 제안된 유사 궤환 선형화 기법을 검증했다. 이로써 기존의 이동 로봇의 추종제어에 있어서 설계의 복잡성을 없애고, 간단한 제어기를 설계하여, 적용할 수 있다고 결론을 내린다.
more초록/요약
This thesis proposes a tracking control method using pseudo-feedback control for two-wheeled mobile robots with nonholonomic constraints. It has been proposed several tracking control method in the existing mobile robots, But the almost method has been showed using with a complex numerical expression with a nonlinear analysis. The purpose of this study was to design for a easier and more simple controller. The problem of the mobile robot moving with a wheel is a nonholonomic strained condition. Thus it has been studied that a lot of study on linearization of the mobile robot with this strained condition. However it was complicated with an analysis of a nonlinear modeling and process design, and the experiment but simulation was very difficult. Thus it used a simple control method in this thesis and verified the proposed Pseudo feedback linearization through realized experiments. Using the method, this thesis result that can remove the complexity, and apply with the designed simple controller on the tracking control in the existing mobile robots
more목차
제 1 장 서 론 1
1.1 이동 로봇의 연구분야 1
1.2 이동 로봇의 비홀로노믹 구속조건 1
1.3 논문의 구성 2
제 2 장 두 바퀴 구동형 이동 로봇 시스템 4
2.1 두 바퀴 구동형 이동 로봇 시스템의 구성 4
2.2 두 바퀴 구동형 이동 로봇의 기구학 5
2.3 비홀로노믹(Nonholonomic) 구속조건 8
제 3 장 유사 궤환 선형화 기법을 이용한 추종제어 9
3.1 추종 제어 문제 분석 9
3.2 기구학 모델 기반의 유사 궤환 선형화 기법 9
제 4 장 두 바퀴 이동 로봇의 기구부와 제어부 설계 13
4.1 이동 로봇 기구부 설명 13
4.2 이동 로봇 제어부 설계 15
4.3 이동 로봇의 동역학 모델 판별 17
제 5 장 실험 및 결과 22
5.1 실험 환경 22
5.2 직진 주행 시나리오1 22
5.3 원형 주행 시나리오2 25
제 6 장 결 론 28
참 고 문 헌
Abstract
목차
그 림 차 례
그림 2. 1 두 바퀴 구동형 이동 로봇의 개략도 5
그림 2. 2 두 바퀴 구동형 이동 로봇의 곡률 7
그림 2. 3 두 바퀴 구동형 이동 로봇의 직각 좌표계 7
그림 3. 1 전체 제어기 블록도 12
그림 4. 1 두 바퀴 구동형 이동 로봇의 구조 14
그림 4. 2 두 바퀴 구동형 이동 로봇의 제어부 15
그림 4. 3 두 바퀴 구동형 이동 로봇의 시스템의 구성도 16
그림 4. 4 두 바퀴 구동형 이동 로봇 시스템 16
그림 4. 5 무부하 시에 2.1[V]에 대한 속도 17
그림 4. 6 부하 시에 2.1[V]에 대한 속도 18
그림 4. 7 Simulink를 이용한 PI 제어기 설계 20
그림 4. 8 Simulink에 의한 단위 응답 20
그림 4. 9 PI 제어기에 의한 단위 응답 21
그림 5. 1 이동 로봇의 실험 환경 22
그림 5. 2 이동 로봇의 직진 주행 성능 23
그림 5. 3 직진 주행에서의 와 추종오차 24
그림 5. 4 직진 주행에서의 추종오차 24
그림 5. 5 이동 로봇의 원형 주행 성능 25
그림 5. 6 원형 주행에서의 와 추종오차 26
그림 5. 7 원형 주행에서의 오차 26
그림 5. 8 이동 로봇의 원형 주행 실제 모습 27
표 차 례
표 4. 1 이동 로봇의 규격 13
표 5. 1 시나리오1의 기준궤적과 이동 로봇의 초기 속도와 좌표 22
표 5. 2 시나리오2의 기준궤적과 이동 로봇의 초기 속도와 좌표 25
