Contribution à l’optimisation de trajectoires des robots mobiles
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté de Technologie
Abstract
The works presented in this thesis aim to solve navigation problems for autonomous unicycle mobile robots in static environments. In this context, it is about elaborating a fuzzy control strategy to follow trajectories planned by the fuzzy dynamic window, designing an optimal fuzzy control structure that allows the trajectory tracking in the absence and in the presence of obstacles and improving an ant colony algorithm for optimal path planning in grid maps. The dynamic window has been improved by adjusting the parameters of its objective function via a fuzzy controller and the resulting path has been followed by exploiting two fuzzy controllers, the first brings the mobile robot to the desired position and orientation, the second enhances the orientation. The parallel distributed compensation has been combined with the linear quadratic controller to ensure the trajectory tracking and a linear quadratic regulator has been employed as an obstacles avoidance controller by manipulating its weighting matrices using a fuzzy controller. The generated control signals have been merged by a fuzzy gain. The ant colony algorithm has been improved through four aspects: (i) introducing a stimulating probability into the transition rule, (ii) extending the heuristic information, (iii) adopting a new pheromone updating strategy and (iv) proposing a dynamic evaporation method.
Description
Les travaux présentés dans le cadre de cette thèse ont pour objectif la résolution des problèmes de la navigation des robots mobiles autonomes de type unicycle dans des environnements statiques. Dans ce contexte, il s’agit d’élaborer une stratégie de contrôle flou pour le suivi de trajectoires planifiées par la fenêtre dynamique floue, de concevoir une structure de commande optimale floue permettant la poursuite de trajectoires en l’absence et en présence d’obstacles et d’améliorer un algorithme de colonies de fourmis afin de planifier des trajectoires optimales dans des environnements de grilles. La fenêtre dynamique a été bonifiée en ajustant les paramètres de sa fonction "objectif" par un contrôleur flou et la trajectoire produite a été suivie en exploitant deux contrôleurs flous, le premier amène le robot mobile vers la position et l'orientation désirées, le second améliore l'orientation. La compensation parallèle distribuée a été combinée avec la commande linéaire quadratique pour assurer la poursuite de trajectoire et un régulateur linéaire quadratique a été utilisé comme un contrôleur d’évitement d’obstacles en manipulant ces matrices de pondération à travers un contrôleur flou. Les commandes générées ont été fusionnées par un gain flou. L’algorithme de colonies de fourmis a été amélioré selon quatre aspects: (i) l’introduction d’une probabilité stimulante dans la règle de transition, (ii) l’extension de l'information heuristique, (iii) l’adoption d’une nouvelle stratégie de mise à jour de phéromone et (iv) la proposition d’une méthode d’évaporation dynamique