Longitudinal control strategies for unmanned ground behicles in uneven terrains

Abstract

Este trabalho aborda estratégias de controle longitudinal para rastreamento de trajetórias de referência por um veículo terrestre não tripulado, considerando alterações no tipo e nas condições do terreno. Também apresenta a construção de uma plataforma móvel off-road de quatro rodas, com arquitetura Ackermann, em escala reduzida, para realização de tarefas em um ambiente de terreno irregular. Em vários cenários de aplicação de um robô móvel terrestre, como nas tarefas de mineração e agricultura, deve-se trafegar por terrenos irregulares e não-estruturados. Isso pode afetar o desempenho do veículo durante a execução dessas tarefas em velocidades mais altas. Essas irregularidades no terreno, bem como mudanças no tipo do solo e alterações na carga transportada pelo robô, são distúrbios que afetam a dinâmica do robô, acarretando dificuldades no ponto de vista do controle de velocidade e navegação. Tendo em vista esses problemas, propõe-se a construção de uma plataforma, que possibilite a sua utilização em terrenos irregulares, para realização de tarefas de forma semi-autônoma. Dessa forma, duas técnicas de controle em espaço de estados são abordadas visando reduzir o efeito dos distúrbios causados pelo terreno e por eventuais mudanças no robô durante a execução de uma tarefa: um controlador Robusto PID, sintonizado por meio de LMIs, e um controlador não linear, sintonizado por técnica Backstepping com ação integral no erro. A plataforma construída foi equipada com sensores de baixo custo e um computador embarcado, possibilitando testes reais para avaliação do desempenho de cada controlador projetado.