Techniques de contrôle supervisé pour véhicules autonomes Supervisory control techniques for unmanned ground vehicle
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Techniques de contrôle supervisé pour véhicules
autonomes
L'objectif de cette thèse est de concevoir nouvelles techniques de commande pour traiter le
problème de suivi de trajectoire du robot mobile à roues (WMR). Afin d'atteindre l'objectif, trois
nouvelles solutions sont proposées. Elles sont élaborées dans l'environnement MATLAB puis
validées expérimentalement en utilisant des trajectoires spécifiques, telles que les trajectoires à
gradient continu comme la trajectoire quadrifolium ou trajectoire circulaire ou lemniscate, ainsi que
les trajectoires à gradient non continu comme la trajectoire rectangulaire.
La première méthode consiste à concevoir une nouvelle technique hybride, entre le contrôleur PID
standard et l'inférence neuro-floue adaptative (ANFIS), en abrégé ANFIS-PID. Cette technique est
optimisée à l'aide de nombreux algorithmes inspirés de la nature. Ainsi, deux contrôleurs ANFISPID
sont conçus pour gérer de façon dynamique, la vitesse et l'orientation du robot mobile. Un
contrôleur de backstepping est introduit dans la boucle externe, en tant que contrôleur cinématique.
La deuxième méthode est basée sur une nouvelle combinaison de la stratégie de contrôle par la
dérivée intégrale proportionnelle d'ordre fractionnaire (FOPID) avec l'approche non linéaire du
backstepping. Afin de gérer le problème dynamique, deux contrôleurs FOPID sont nécessaires dans
la boucle interne et sont optimisés par de nouvelles techniques méta-heuristiques hybrides. Le
premier FOPID contrôle la vitesse du WMR, tandis que le deuxième FOPID contrôle l'angle
d'orientation du véhicule mobile. Un progrès notable est réalisé avec l'approche suggérée, en termes de minimisation des erreurs de suivi de trajectoire et réduction des actions de contrôle, en particulier
dans les trajectoires à gradient continu.
La troisième méthodologie de contrôle suggérée est l’association du contrôleur PID d'ordre
fractionnaire avec le contrôleur ANFIS, abrégé en contrôleur ANFIS-FOPID. Le but est de
minimiser l'erreur de suivi des trajectoires à gradient non continu. Ce type de contrôleur est
optimisé par les mêmes algorithmes utilisés dans la solution précédente. De même, deux blocs de
contrôleurs ANFIS-FOPID sont utilisés au niveau dynamique afin de réduire l'orientation et l'erreur
de vitesse, et sont associés au contrôleur backstepping qui prend soin de l'action cinématique. Les
résultats obtenus ont montré une réduction poussée des erreurs de suivi de chemin avec
augmentation des possibilités de contrôle, comparativement aux résultats obtenus par FOPID ou
ANFIS-PID.
Une plate-forme robotique mobile est construite afin de mesurer en temps réel, les performances
globales de la méthodologie proposée. L'architecture du WMR basée sur le mécanisme
d'entraînement différentiel, se compose de deux moteurs à courant continu avec encodeurs
quadratiques, de deux roues motrices, et d’un Arduino méga pour lire les données captées
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AUTOMATIQUE
