Stable Leader-Follower Systems: A Passivity Perspective for Telerobotics and Vehicle Platooning
Notice bibliographique
Résumé
Advances in computing, more affordable hardware electronics, and reliable communications have led to development of cutting-edge robotic applications where two or more subsystems interact in a leader-follower arrangement to perform tasks. The major sources of instability and performance degradation in leader-follower systems are time delays and dynamic uncertainties, therefore, stability analysis tools and control architectures are developed to guarantee robust stability amid these uncertainties. In this thesis, the focus is on telerobotic and vehicle platooning examples of leader-follower systems. \n \nTelerobotic systems extend the manipulation capability of humans at different scales to remote, virtual, or dangerous environments. A strategy is developed to resolve the problems encountered in telerobotic applications with significant disparity between leader and follower workspace. Utilizing proximity of the follower from the environment, a hybrid strategy that transitions from rate to position mode is designed. Passivity theory is employed to guarantee stability, while experiments are conducted to determine the viability of the hybrid system. \n \nEnergy-based methods like absolute stability are typically model-based, therefore, their outcome is heavily dependent on the accuracy of the teleoperator model. Depending on the degree of uncertainty in the dynamic model of the teleoperator and existing noise, the system may behave as potentially unstable when the model-based analysis predicts otherwise. A methodology to experimentally verify the absolute stability of leader-follower teleoperation systems is developed by utilizing data obtained from three experiments often experienced in teleoperation. The proposed method is examined against the benchmark Llewellyn's absolute stability criterion. \n \nString stability is a property of vehicle platoons which ensure the system states are not amplified downstream along the string of vehicles, causing multi-vehicle accidents. In platoons that employ constant distant spacing, linear controllers and distance from the preceding vehicle only, string stability cannot be guaranteed. A visual tool to assess string stability is presented, and a passivity-based sufficient condition for string stability in the frequency domain is developed. The control strategy, accounting for uncertainties and time delays is validated using numerical simulations. \n \nThe three application examples show how stability robustness against uncertainties can be tackled employing "energy-based" methods, while meeting the systems performance objectives.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».