Motion planning and control of underactuated systems over optimized trajectories
Kısıtlı tahrikli sistemlerin optimize yörüngeler üzerinde hareket planlaması ve kontrolü
- Tez No: 900070
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA MERT ANKARALI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Bu çalışmada, doğrusal olmayan kısıtlı tahrikli sistemler için gürbüz ve gerçek zamanlı bir optimal kontrol stratejisi öneriyoruz. Metodumuz, geri beslemeli hareket planlama yöntemleri üzerine kurulu bir optimizasyon tabanlı yörünge planlayıcısı kullanıyor. Geri beslemeli planlayıcılar, konfigürasyon uzayını engelsiz bölgelere ayırarak, her bölgede yerel kontrolcü ile sistemin sürülmesini sağlar. Biz ise bu yerel kontrolcüleri, giriş kısıtlarını dikkate alarak, global bir yörünge oluşturmak için optimizasyon yöntemleri ile kullanıyoruz. Ardından, oluşturulan global yörünge bir kontrolcü ile takip ediliyor. Çalışmamızda ilk olarak sistemin konfigürasyon uzayında Seyrek Komşuluk Grafiği oluşturarak, başlangıçtan hedefe en kısa yoldan ulaşan düşümlerin kesişim noktasında bulunan hiyerarşik ara noktaları belirliyoruz. Bu noktalar arasında, sistem dinamikleri ve kısıtlarını dikkate alarak, girdi eforunu minimize eden bir optimizasyon algoritması ile global yörüngeleri hesaplıyoruz. Son aşamada, sistemin bu yörüngeyi kapalı döngü bir kontrolcü ile takip etmesini sağlıyoruz. Algoritmamızı, kısıtlı tahrikli insansız su üstü araçlarını engelli alanlarda sürerek sınadık. Çalışmamızı MATLAB üzerinde hazır bir model ve Clearpath Robotics Heron insansız su üstü aracının ROS-Gazebo verileriyle oluşturduğumuz bir modeli kullanarak denedik. Sonuçlar metodun çevrimdışı planlama aşamasında yüksek işlem gücü gerektirmesine rağmen önceki çalışmalarla karşılaştırıldığında sistemin çevrimiçi olarak gerçek zamanlı performans ve gürbüzlük açısından üstünlük gösterdiğini ispatladı.
Özet (Çeviri)
In this work, we propose an optimal control strategy that is robust and capable of running real-time for nonlinear underactuated systems. Our method combines an optimization-based trajectory planner with the feedback motion planning methods. We combine the local controllers created by the feedback motion planning algorithms to generate a global trajectory with trajectory optimization, taking the underactuation into consideration. We follow the generated trajectory using a global controller. We first generate a Sparse Neighborhood Graph (SNG) in the obstacle-free region of the configuration space. We generate waypoints at each node intersection on the graph, and hierarchical waypoints are identified along the shortest path from start to goal. We then run an optimization algorithm, taking the system dynamics and constraints into account to minimize input effort and generate trajectories between waypoints using a receding horizon optimization strategy. Finally, we use a linear time-varying (LTV) model predictive control (MPC) policy to track the generated trajectory, ensuring constraints are satisfied during system operation. We tested our algorithm on underactuated unmanned surface vehicles (USVs) to drive them in the presence of workspace obstacles, and input and speed constraints. We used 2 different USV models, one implemented in MATLAB and the other is Clearpath Robotics Heron USV on a ROS-Gazebo simulation. We compared our results with previous works, considering real-time performance and robustness. Our work showed superior results regarding all the criterion. However, one drawback of our method is the computational time and power required for the offline planning action.
Benzer Tezler
- Serebral palsi'li çocuklarda su içi egzersizlerin spastisite ve motor fonksiyonlar üzerine etkisi
EFFECTİVENESS OF AQUATİC EXERCİSES ON SPASTİCİTY AND MOTOR FUNCTİONS OF CHİLDREN WİTH CEREBRAL PALSY
SEVDA ADAR
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2013
Fiziksel Tıp ve RehabilitasyonAfyon Kocatepe ÜniversitesiFiziksel Tıp ve Rehabilitasyon Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜMİT DÜNDAR
- Varus gonartrozunun tedavisinde yüksek tibial osteotomi uygulamalarımız ve sonuçlarımız
High tibial osteotomy in the treatment of varus gonarthrosis
HAKAN SERHAT YANIK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2008
Ortopedi ve TravmatolojiSağlık BakanlığıOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN BOMBACI
- Adölesan idiopatik skolyoz'da posterior enstrumantasyon ve füzyon sonrası komşu segment hastalığı'nın değerlendirilmesi
Evaluation of the adjacent segment disease in adolescent idiopathic scoliosis after posterior instrumentation and fusion
SERDAR DEMİRÖZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2016
Ortopedi ve TravmatolojiSağlık BakanlığıOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
UZMAN HAKAN SERHAT YANIK
- Sınıf öğretmenliği öğretmen adaylarının kuvvet ve hareket konusundaki kavram yanılgılarının ontolojik açıdan incelenmesi ve bulunan yanılgıların oluşturulan argüman ortamları ile giderilmesi
Ascertain misconceptions of teacher candidates of primary school teaching department in the 'force and motion' i̇ssue and to eliminate with created argument environment after evaluated and categorized these misconceptions in an ontological sense
AYŞEGÜL KINIK TOPALSAN
Doktora
Türkçe
2015
Eğitim ve ÖğretimMarmara Üniversitesiİlköğretim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALE BAYRAM
- Ayak bileği inversiyon yaralanmalarında erken proprioseptif eğitimin reaksiyon zamanı ve denge üzerine etkisi
The effects of early proprioceptive training on reaction time and balance in ankle inversion trauma
BERRAK YİĞİT
Doktora
Türkçe
2015
Fizyoterapi ve RehabilitasyonHacettepe ÜniversitesiProtez-Ortez-Biyomekanik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN BEK