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Thèse soutenue

Modélisation et commande de robots mobiles à roues en présence de pseudo-glissements

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Auteur / Autrice : William Leroquais
Direction : Brigitte d' Andréa-Novel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique Temps Réel, Robotique et Automatique
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : ENSMP

Résumé

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Cette thèse dresse le problème de la conduite automatique de véhicules à roues lorsque les pseudo-glissements engendrés par l'élasticité des pneumatiques sont pris en compte. Elle comprend une étude théorique (modélisation et commande) de l'unicycle et de la voiture plus des expérimentations sur la voiture électrique Atalante de l'I. N. R. I. A. La modélisation sous l’hypothèse de pseudo-glissements a mis en évidence des propriétés dynamiques différentes de celles obtenues sous l’hypothèse idéale de roulement pur sans glissement : la trajectoire de référence doit satisfaire la dynamique latérale de glissement du robot pour permettre un suivi asymptotique en position et orientation, les systèmes perdent leurs propriétés de platitude. Nous avons proposé deux lois de commande pour l'unicycle et deux pour la voiture : les premières concernent le suivi de trajectoire et les secondes l'asservissement en vitesse. Pour l'unicycle : le premier retour d’état, de type lq, donne des résultats locaux de convergence si la trajectoire de référence satisfait la dynamique latérale de glissement et présente des accélérations suffisamment faibles. Le deuxième, de type haute fréquence, fait converger le système vers un cycle limite autour de la trajectoire de référence à laquelle il n'impose pas de contraintes. Pour la voiture : la première loi de commande, de type Lyapunov, assure la convergence globale des vitesses vers celles de références. La seconde, bien que ne donnant que des résultats locaux de convergence, à l'avantage d’être aisée d’implémentation. Les expérimentations sur le véhicule atalante ont permis de valider la deuxième commande d'asservissement en vitesse. A cet effet, nous avons développé un filtre de Kalman, qui fusionne les mesures des capteurs odométriques et inertiels, pour estimer les vitesses absolues du véhicule nécessaires au retour d’état, ainsi qu'un algorithme d'identification du coefficient de raideur latérale des pneumatiques