Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://ww

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/303639668 Commande Neuronale d'un Robot Mobile Non-Holonome avec Glissement des Roues Thesis · March 2016 DOI: 10.13140/RG.2.1.4842.2007 CITATIONS 0 READS 6,137 1 author: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Magistère View project On the visual navigation View project Salah Eddine Ghamri University of Batna 2 3 PUBLICATIONS 0 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Salah Eddine Ghamri on 29 May 2016. The user has requested enhancement of the downloaded file. REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université de Batna 2 Faculté de Technologie Département d’Électronique Mémoire Présenté pour l’obtention du diplôme de MAGISTER en Électronique OPTION Contrôle Industriel Par Salah Eddine Ghamri Thème: Commande Neuronale d’un Robot Mobile Non- Holonome avec glissement des roues Soutenu devant le jury composé de : Pr. Saidi Lamir Prof. Université de Batna Président Pr. Foudil Abdessemed Prof. Université de Batna Rapporteur Pr. Benmahammed Khier Prof. Université de Sétif Examinateur Dr. Slimane Noureddine M.C.A. Université de Batna Examinateur Dr. Melaab Djamel M.C.A. Université de Batna Examinateur Dr. Ameddah Djamel M.C.A. Université de Batna Invité For my Father and those who fought and still fighting, against tyranny and aggression. REMERCIEMENTS: Je tiens tout d'abord à remercier Pr. Foudil Abdessemed professeur à l’université de Batna pour avoir accepté de m’encadrer et diriger mon travail, je le remercie pour son aide et ses conseils, j’ai été honoré de travailler avec lui. Je remercie également : Pr. Saidi Lamir ; Professeur à l’université de Batna pour l’honneur qu’il me fait en acceptant de présider ce travail. Pr. Benmahammed Khier ; Professeur à l’université de Sétif, Dr. Slimane Noureddine ; MCA à l’université de batna et Dr. Melaab Djamel ; MCA à l’université de Batna pour avoir accepté d’examiner et de juger ce modeste travail. En fin, je remercie tous ceux qui ont contribué à la réalisation de ce travail (Ma mère – mes sœurs – mes frères). 3 TABLE DES MATIERES Remerciements : ..................................................................................................................... 2 Introduction : .......................................................................................................................... 8 Etat de l’art: .......................................................................................................................... 11 Chapitre I : La modélisation mathématique d’un robot mobile .......................................... 12 I-1. Le Pioneer 3DX : ........................................................................................................ 13 I-2. La conduite différentielle : ......................................................................................... 14 I-3. La holonomie et non-holonomie : .............................................................................. 14 I-3-1. Les robots mobiles holonomes : .......................................................................... 14 I-3-2. Les robots mobiles non-holonomes : ................................................................... 15 I-4. Modélisation géométrique : ........................................................................................ 15 I-5. Modélisation cinématique : ........................................................................................ 17 I-5-1. Les contraintes cinématiques d’un robot à conduite différentielle : .................... 17 I-5-2. La cinématique du robot et du glissement : ......................................................... 20 I-6. Modélisation dynamique : .......................................................................................... 23 I-6-1. Modèle dynamique de Newton-Euler : ................................................................ 24 I-7. Modèle générale du robot : ......................................................................................... 27 Chapitre II : Interaction roue-chaussée ............................................................................. 31 II-1. Le taux de glissement et l’angle de dérive : .............................................................. 32 II-1-1. Le taux de glissement : ....................................................................................... 32 II-1-2. l’angle de dérive : ............................................................................................... 33 II-2. Les forces de tractions : ............................................................................................ 33 II-3. Modèle d’interaction roue-chaussée ......................................................................... 34 II-3-1. La formule magique : ......................................................................................... 35 Chapitre III : La commande ............................................................................................... 41 III-1.Introduction : ............................................................................................................ 42 III-1-1. Les taches de mouvement de base : .................................................................. 42 III-1-1-1. Suivi de chemin : ........................................................................................... 42 III-1-1-2. Poursuite de trajectoire : ................................................................................ 43 4 III-1-1-3. Stabilisation de configuration fixe :............................................................... 44 III-2. Commande de suivi non-linaire par backstepping: ................................................. 45 III-2-1. Contrôleur de poursuite cinématique non-linaire : ........................................... 47 III-2-2. Contrôleur de poursuit dynamique: .................................................................. 49 III-3. Commande adaptative neuronale : ........................................................................... 51 III-3-1. les réseaux de neurones artificiels : .................................................................. 51 Chapitre IV : simulation ..................................................................................................... 66 IV-1. Suivi de trajectoire par backstepping : .................................................................... 67 IV-1-1. trajectoire Ligne droite : ................................................................................... 67 IV-1-2. Trajectoire cercle : ............................................................................................ 74 IV-1-3. virage a 90° : ..................................................................................................... 80 IV-2. Suivi de trajectoire par commande neuronale : ....................................................... 85 IV-2-1. trajectoire Ligne droite : ................................................................................... 85 IV-2-2. Trajectoire cercle : ............................................................................................ 89 IV-2-3. virage a 90° : ..................................................................................................... 95 Conclusion : ........................................................................................................................ 100 Bibliographie : .................................................................................................................... 102 5 Table des figures Figure I.1 Le Pioneer 3DX ................................................................................................................ 13 Figure I.2 Structure et éléments du Pioneer 3DX ............................................................................. 14 Figure I.3 La conduite différentielle ................................................................................................. 14 Figure I.4. A) Une roue à galets tangentiels (holonomique) B) Uranus le robot holonome ............. 15 Figure I.5 Repérage du robot ............................................................................................................. 16 Figure I.6 Roulement sans glissement ............................................................................................... 18 Figure I.7 Relation entre les coordonnées du point P et les point de contacts des roues. ................. 18 Figure I.8 Représentation des vitesses de glissement ........................................................................ 21 Figure I.9 Localisation du point G .................................................................................................... 21 Figure I.10 Diagramme du corps libre de la plateforme du robot sans les roues .............................. 24 Figure I.11 Diagramme du corps libre des roues .............................................................................. 24 Figure II.1 Contact des aspérités avec charge et sans charge ............................................................ 34 Figure II.2 Quelques paramétres indiquer sur la courbe de force longitudinale ............................... 36 Figure II.3 Quelques exemples de courbes des forces de traction longitudinales. ............................ 38 Figure II.4 Quelques exemples de courbes des forces de traction latérales. ..................................... 39 Figure III.1 Suivi de Chemin............................................................................................................. 42 Figure III.2 Poursuite de Trajectoire ................................................................................................. 43 Figure III.3 Stabilisation autour d’une posture ................................................................................. 44 Figure III.4 Bloc-diagramme du robot .............................................................................................. 45 Figure III.5 Bloc-diagramme de la commande ................................................................................. 45 Figure III.6 Bloc-diagramme de la commande backstepping ........................................................... 50 Figure III.7 Le neurone biologique ................................................................................................... 52 Figure III.8 Diagramme opérationnel d'un neurone biologique ........................................................ 53 Figure III.9 Le neurone artificiel ....................................................................................................... 54 Figure III.10 Fonction sigmoïde logistique ....................................................................................... 55 Figure III.11 Fonction hyperbolique tangentielle .............................................................................. 55 Figure III.12 Structure d'un réseau de neurones MLP....................................................................... 56 Figure III.13 Commande neuronale par apprentissage supervisé ..................................................... 60 Figure III.14 Apprentissage du modèle inverse ................................................................................ 60 Figure III.15 Commande neuronale spécialisée par un modèle inverse ............................................ 61 Figure III.16 le neuro-contrôle indirect ............................................................................................. 61 Figure III.17 Bloc-diagramme de la commande neuronal étudiée. ................................................... 64 Figure IV.1 Suivi de la trajectoire ligne (roulement pur) .................................................................. 68 Figure IV.2 Les erreurs du suivi (ligne-roulement pur) .................................................................... 68 Figure IV.3 Les vitesses du robot (ligne-roulement pur) .................................................................. 68 Figure IV.4 Les couples des roues droite et gauche (ligne-roulement pur) ...................................... 69 Figure IV.5 Suivi de la trajectoire ligne cas de surface (1) ............................................................... 69 Figure IV.6 Les erreurs de suivi pour la surface (1) ......................................................................... 70 Figure IV.7 Les vitesses du robot surface (1) ................................................................................... 70 6 Figure IV.8 Les couples moteurs droite et gauche surface (1) .......................................................... 70 Figure IV.9 Les taux de glissement et les angles de dérive gauche et droite surface (1) .................. 71 Figure IV.10 Les forces de traction longitudinales et latérales droite et gauche surface (1) ............ 71 Figure IV.11 Suivi de trajectoire ligne cas de surface (2) ................................................................. 71 Figure IV.12 Les erreurs du suivi surface (2) ................................................................................... 72 Figure IV.13 Les vitesses du robot surface (2) ................................................................................. 72 Figure IV.14 Les couples moteurs des roues droite et gauche surface (2) ........................................ 72 Figure IV.15 Les taux de glissement et les angles de dérive droites et gauches surface (2) ............. 73 Figure IV.16 Les forces de traction longitudinales et latérale droite et gauche surface(2) ............... 73 Figure IV.17 Suivi d’une trajectoire cercle sans glissement ............................................................. 74 Figure IV.18 Les erreurs du suivi sans glissement ............................................................................ 74 Figure IV.19 Les vitesses linéaire et angulaire du robot sans glissement ......................................... 75 Figure IV.20 Les couples moteurs des roues droite et gauche sans glissement ................................ 75 Figure IV.21 Suivi d’une trajectoire cercle surface (1) ..................................................................... 76 Figure IV.22 Les erreurs du suivi surface (1) ................................................................................... 76 Figure IV.23 Les vitesses linéaire et angulaire du robot surface (1) ................................................. 76 Figure IV.24 Les couples moteurs des roues droite et gauche surface (1) ........................................ 77 Figure IV.25 Les taux de glissement et les angles de dérive droite et gauche surface (1) ................ 77 Figure IV.26 Les forces de traction longitudinales et latérales droite et gauche surface (1) ............ 77 Figure IV.27 Suivi d’une trajectoire cercle surface (2) ..................................................................... 78 Figure IV.28 Les erreurs du suivi surface (2) ................................................................................... 78 Figure IV.29 Les vitesses linéaire et angulaire du robot surface (2) ................................................. 78 Figure IV.30 Les couple moteurs des roues droites et gauche surface (2) ........................................ 79 Figure IV.31 Les taux de glissement et les angles de dérive droite et gauche surface (2) ................ 79 Figure IV.32 Les forces de traction longitudinales et latérale gauche et droite surface (2) .............. 79 Figure IV.33 Suivi d'une trajectoire L (sans glissement) .................................................................. 80 Figure IV.34 Les erreurs du suivi (sans glissement) ......................................................................... 80 Figure IV.35 Les vitesses linéaire et angulaire du robot (sans glissement) ...................................... 81 Figure IV.36 Les couples moteurs droite et gauche (sans glissement) ............................................. 81 Figure IV.37 Suivi d’une trajectoire L (surface (1)) ......................................................................... 82 Figure IV.38 Les erreurs du suivi (surface (1)) ................................................................................. 82 Figure IV.39 Les vitesses linéaire et angulaire du robot (surface (1)) .............................................. 82 Figure IV.40 Les couples moteurs droite et gauche (surface (1)) ..................................................... 83 Figure IV.41 Suivi d’une trajectoire L (surface (2)) ......................................................................... 83 Figure IV.42 Les erreurs du suivi uploads/Litterature/ salah-eddine-ghamri-thesis-masterfinal.pdf