CLUSTER SPACE FORMATION CONTROL OF NON-HOLONOMIC MOBILE ROBOTS BASED ON PARTICLE SWARM OPTIMIZATION APPROACH

CLUSTER SPACE FORMATION CONTROL OF NON-HOLONOMIC MOBILE ROBOTS BASED ON PARTICLE SWARM OPTIMIZATION APPROACH. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
My_Thesis_Final_eprint.pdf
Restricted to Repository staff only until 8 June 2023.

Download (2MB)

Arabic Abstract

يتمتع تعاون الروبوت الذاتي بالعديد من المزايا مثل القدرة على التكيف وقابلية التوسع. ومع ذلك ، ترتبط العديد من التحديات بالتنسيق بين مجموعة الروبوتات والحركة النسبية للأفراد. في هذا العمل ، نقترح جهازي تحكم في مساحة الكتلة غير الخطية للتحكم في تشكيل العوامل المتعددة وتتبع الهدف. الأول هو جهاز تحكم backstepping لمشكلة تتبع المسار. تم تقديم نهج تحليل Lyapunov لاشتقاق قوانين التحكم لجميع الولايات التي تجعل جميع حالات الخطأ تتقارب إلى الصفر. بعد ذلك ، يتم النظر في الانزلاق الطولي لمشكلة الروبوت ، حيث يصعب تجنبه بسبب وجود عوائق محتملة مثل الرمال أو الجليد. لمعالجة هذه المشكلة ، نصمم في الجزء الثاني وحدة تحكم تتبع المسار التكيفي مع مراعاة نسبة الانزلاق الطولي لجميع الروبوتات. يتم تقديم تحليل Lyapunov أيضًا لاشتقاق قوانين التحكم للنظام وبالتالي جعل جميع حالات الخطأ تتقارب إلى الصفر. كما يلغي المتحكم تأثير نسبة الانزلاق من خلال تقدير قيمتها الحقيقية. بعد ذلك ، نظرًا لأنه يتم اختيار معلمات وحدة التحكم عادةً بشكل تعسفي وتتطلب العملية وقتًا ، تم تصميم خوارزمية تحسين سرب الجسيمات لحساب كل من معلمات وحدة التحكم وبالتالي العثور على القيمة المثلى لجميع المعلمات. أخيرًا ، سيتم النظر في نموذج أكثر واقعية للروبوت غير الشامل. سيتم تقديم تصميم وحدة تحكم وضع الانزلاق backstepping. يتم عرض نتائج محاكاة جميع الأعمال ومقارنتها بالأعمال الأدبية الحديثة لإظهار فعالية الأساليب المقترحة

English Abstract

Autonomous robot’s cooperation has many advantages such as adaptability and scalability. However, several challenges are associated with coordination between group of robots and relative motion of the individuals. In this work, we propose two nonlinear cluster space controllers for multi agent formation control and target tracking. The first one is a backstepping controller for a trajectory tracking problem. Lyapunov analysis approach is presented to derive the control laws for all states that make all error states converge to zero. Next, the longitudinal slippage of robot’s issue is considered, as it is hard to be avoided due to the existence of possible obstacles such as sand or ice. To tackle this issue, we design in the second part an adaptive trajectory tracking controller considering the longitudinal slippage ratio of all robots. Lyapunov analysis is also presented to derive the control laws for the system and hence make all error states converge to zero. The controller also eliminates the effect of the slippage ratio through the estimation of its real value. then, as controller parameters usually are chosen arbitrarily and the process is time demanding, a particle swarm optimization algorithm is designed to compute both controller parameters and hence find the optimal value for all parameters. Finally, a more realistic model of non-holonomic robot will be considered. A backstepping sliding mode controller design will be presented. Simulation results of all work is presented and compared to the recent literature work to show the effectiveness of the proposed approaches.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Engineering
Department: College of Engineering and Physics > Control and Instrumentation Engineering
Committee Advisor: El-Ferik, S
Committee Members: Saif, A.-W.A. and al-yazidi, Nezar
Depositing User: ADEB MAGAD (g201374270)
Date Deposited: 12 Jun 2022 08:49
Last Modified: 12 Jun 2022 08:49
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142150