Modélisation et commande d’un manipulateur mobile à roues

Abstract

Cette thèse aborde les problèmes de modélisation, de planification de mouvement et de commande pour les manipulateurs mobiles à roues (WMMs). Les WMMs sont des exemples typiques de systèmes non linéaires avec des contraintes holonomes et non-holonomes avec une dynamique fortement couplée. L'approche de contrôle proposée est basée sur deux concepts principaux: (i) la propriété de platitude de WMM et (ii) la théorie de la commande par mode de glissement (SMC). En utilisant le fait que le système WMM est différentiellement plat, la conception du contrôle de mouvement est relativement simplifiée en définissant les mouvements désirés du robot dans l'espace des sorties plates du système. La précision et la robustesse du suivi des trajectoires sont assurées en premier lieu, en imposant la surface de glissement depuis l'espace de sortie plate du système. Ensuite, une loi de commande discontinue de gain dépendant de l'état est introduite pour conduire à zéro dans le temps fini une telle surface, malgré les incertitudes du modèle et les perturbations externes. La stabilité du système est prouvée par la théorie de Lyapunov. Comparativement aux algorithmes classiques de contrôle par rétroaction, le contrôleur proposé est appliqué au robot mobile puis au manipulateur mobile composé de 2 ddl robot manipulateur monté sur une plate-forme mobile. Des simulations et des tests pratiques sont présentés pour illustrer les performances de l'approche proposée en présence de perturbations externes inconnues.