Controle de Rastreamento de Robôs Móveis com Rodas de Tração Diferencial Usando uma Linearização de Feedback Semelhante ao Backstepping

Este artigo propõe um método de controle de rastreamento para robôs móveis com rodas de tração diferencial com restrições não holonômicas, utilizando uma linearização de feedback semelhante ao backstepping. Ao contrário de controladores de backstepping anteriores para robôs móveis com rodas, uma estrutura de controle de feedback semelhante ao backstepping é proposta na forma de uma linearização cinemática e dinâmica em cascata para ter uma estrutura de controle mais simples e modular. Primeiro, os comandos pseudo para a velocidade linear para frente e o ângulo da direção da trajetória são projetados com base na cinemática. Em seguida, as entradas de controle de torque reais são projetadas para fazer com que a velocidade linear real para frente e o ângulo da direção da trajetória sigam seus respectivos comandos pseudo. Uma análise de estabilidade mostra que os erros de rastreamento da postura (a posição e o ângulo da direção da trajetória) são globalmente limitados e seu limite último pode ser ajustado pela escolha adequada dos parâmetros de controle. Além disso, simulações numéricas para várias trajetórias de referência (por exemplo, uma linha reta, um círculo, uma curva sinusoidal, uma trajetória giratória sem velocidade para frente e uma velocidade rotacional não nula, uma trajetória em forma de cruz mudando as direções para frente e para trás, etc.) mostram a validade do esquema proposto.