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Robust control synthesis of mechanical systems under unilateral constraints with an application to a biped robot
La présente recherche a pour objectif d introduire une nouvelle stratégie de commande robuste pour les systèmes mécaniques sous contraintes unilatérales. Des conditions suffisantes pour l existence d une solution du problème de suivi par retour de sortie sont obtenues par la résolution de trois inég...
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| Auteurs principaux : | , , , , , , |
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| Collectivités auteurs : | , , , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais |
| Titre complet : | Robust control synthesis of mechanical systems under unilateral constraints with an application to a biped robot / Oscar Eduardo Montaño Godinez; sous la direction de Yannick Aoustin ; co-directeur Yury Orlov |
| Publié : |
Nantes :
Université de Nantes
, 2016 |
| Description matérielle : | 1 vol. (166 p.) |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
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| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Automatique, productique : Nantes : 2016 Thèse de doctorat : Automatique, productique : Ensenada, Mexique : 2016 |
| Disponibilité : | Publication autorisée par le jury |
| Sujets : |
| Résumé : | La présente recherche a pour objectif d introduire une nouvelle stratégie de commande robuste pour les systèmes mécaniques sous contraintes unilatérales. Des conditions suffisantes pour l existence d une solution du problème de suivi par retour de sortie sont obtenues par la résolution de trois inégalités couplées : deux inégalités Hamilton-Jacobi-Isaacs, et une inégalité indépendante supplémentaire qui est due à la loi de restitution. L efficacité de la procédure de synthèse proposée est démontrée par les études numériques réalisées pour trois systèmes mécaniques complètement actionnés : un pendule qui frappe contre une barrière, un bipède de 7 corps, et un robot bipède de 32 degrés de liberté. L oscillateur de Van der Pol est étudié sous contraintes unilatérales, à cause de la nécessité d un modèle de référence approprié. Des conditions suffisantes pour l existence d un cycle limite asymptotiquement stable sont obtenues et numériquement validées par l analyse de Poincaré. Enfin, une extension de la synthèse proposée vers des systèmes mécaniques sous-actionnés, soumis à des contraintes unilatérales, est présentée. Pour tous les cas, l atténuation de perturbation souhaitée est atteinte de manière satisfaisante en présence de perturbations externes pendant la phase de mouvement libre et en présence d incertitudes lors de la transition. The primary concern of the work is robust control of hybrid mechanical systems under unilateral constraints of co-dimension one. Sufficient conditions for a local solution of the underlying H control problem to exist are given in terms of the appropriate solvability of Hamilton Jacobi Isaacs partial differential inequalities, coupled to an extra condition on the plant reset in the closed-loop. Nonlinear H output feedback synthesis is thus developed in the hybrid setting, covering collision phenomena. First, the regulation and orbital stabilization of a simple pendulum, impacting a barrier, illustrate the capability of the proposed approach via position feedback design. A reference model for such an illustration is designed by performing a bifurcation study for a hybrid modification of the popular Van der Pol oscillator, using the well-known method of Poincaré sections, and determining the set of damping parameters that allows to obtain a periodic motion. In order to add a practical value to the present investigation the tracking synthesis of a walking gait is then addressed for a complex bipedal robot with feet. Finally, the developed theory is extended towards the orbital stabilization of underactuated mechanical systems subject to unilateral constraints with underactuation degree one, and then applied to an underactuated bipedal robot periodically touching the ground. In our illustrative example and both applications, good performances are achieved despite imperfect measurements and the presence of both external disturbances, affecting the collision-free motion phase, and uncertainties that occur in the collision phase. |
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| Notes : | Thèse soutenue en cotutelle Titre provenant de la page de titre du document électronique L'impression du document génère 166 p. Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et de mathématiques (STIM) (Nantes) Partenaire de recherche : Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes (IRCCyN) (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Joaquim Alvarez Gallegos (Président du jury) ; Luis Tupak Aguilar Bustos (Membre du jury) ; Luis Alejandro Marquez Martinez , Bernard Brogliato (Rapporteurs) |
| Configuration requise : | Un logiciel capable de lire un fichier au format pdf |
| Bibliographie : | Bibliogr. p.157-164 |