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Sampled-Data Control of a Class of Nonlinear Flat Systems with Application to Unicycle Trajectory Tracking / Léchevin, N. in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 128 N° 3 (Septembre 2006)

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 128 N° 3 (Septembre 2006) . - 722-728 p. Titre : Sampled-Data Control of a Class of Nonlinear Flat Systems with Application to Unicycle Trajectory Tracking Titre original : Commande de Données Prélevée d'une Classe des Systèmes Plats Non-Linéaires avec l'Application au Cheminement de Trajectoire d'Unicycle Type de document : texte imprimé Auteurs : Léchevin, N., Auteur ; Rabbath, C. A., Auteur Article en page(s) : 722-728 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Planéité  non-linéaire  Controlleur  Discrétisation  Intégration  Stabilité  Simulation  numérique  Rétroaction  Linéarisation  Discrétisation Résumé : In this paper we propose a flatness-based nonlinear sampled-data control approach for the trajectory tracking of nonlinear differentially flat systems that can be expressed in cascade form. The nonlinear sampled-data control method relies on the flatness property for the generation of appropriate trajectories, with the design of one-step predictive control laws, and on controller discretization by means of an averaging-like method. In the paper we demonstrate that the causality problem that might arise in the implementation is avoided by using an estimator based on numerical integration techniques of sufficiently high order. Stability-like properties are proved. Numerical simulations show that the proposed sampled-data control law offers the best closed-loop performance when compared with nonlinear direct digital design for the trajectory tracking of a rotorcraft-like UAV modeled as the unicycle. The synthesis of the nonlinear sampled-data control law takes advantage of the feedback linearizability property of the unicycle model. Furthermore, the proposed nonlinear sampled-data control does not rely on approximated discretization techniques and is computed from exponentially convergent steering trajectories that result from the stabilization of the linearized unicycle model. En cet article nous proposons une planéité basée approche prélevée non-linéaire de commande de données pour le cheminement de trajectoire des systèmes différentiel plats non-linéaires qui peuvent être exprimés sous la forme de cascade. La méthode de contrôle prélevée non-linéaire de données se fonde sur la propriété de planéité pour la génération de la trajectoire appropriée, avec la conception des lois prédictives d'une commande d'étape, et sur la discrétisation de contrôleur au moyen de faire la moyenne-comme la méthode. Dans le papier nous démontrons que le problème de causalité qui pourrait surgir dans l'exécution est évité en utilisant un estimateur basé sur des techniques numériques d'intégration d'ordre suffisamment supérieur. La stabilité comme des propriétés sont prouvées. Les simulations numériques prouvent que la loi prélevée proposée de commande de données offre la meilleure exécution de boucle bloquée en comparaison avec la conception numérique directe non-linéaire pour le cheminement de trajectoire d'un rotorcraft comme UAV modelé comme unicycle. La synthèse de la loi prélevée non-linéaire de commande de données tire profit de la propriété de linearisation de rétroaction du modèle d'unicycle. En outre, la commande de données prélevée non-linéaire proposée ne se fonde pas sur des techniques rapprochées de discrétisation et est calculée de la trajectoire exponentiellement convergente de direction ce résultat de la stabilisation du modèle linéarisé d'unicycle. [article] Sampled-Data Control of a Class of Nonlinear Flat Systems with Application to Unicycle Trajectory Tracking = Commande de Données Prélevée d'une Classe des Systèmes Plats Non-Linéaires avec l'Application au Cheminement de Trajectoire d'Unicycle [texte imprimé] / Léchevin, N., Auteur ; Rabbath, C. A., Auteur . - 722-728 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 128 N° 3 (Septembre 2006) . - 722-728 p. Mots-clés : Planéité  non-linéaire  Controlleur  Discrétisation  Intégration  Stabilité  Simulation  numérique  Rétroaction  Linéarisation  Discrétisation Résumé : In this paper we propose a flatness-based nonlinear sampled-data control approach for the trajectory tracking of nonlinear differentially flat systems that can be expressed in cascade form. The nonlinear sampled-data control method relies on the flatness property for the generation of appropriate trajectories, with the design of one-step predictive control laws, and on controller discretization by means of an averaging-like method. In the paper we demonstrate that the causality problem that might arise in the implementation is avoided by using an estimator based on numerical integration techniques of sufficiently high order. Stability-like properties are proved. Numerical simulations show that the proposed sampled-data control law offers the best closed-loop performance when compared with nonlinear direct digital design for the trajectory tracking of a rotorcraft-like UAV modeled as the unicycle. The synthesis of the nonlinear sampled-data control law takes advantage of the feedback linearizability property of the unicycle model. Furthermore, the proposed nonlinear sampled-data control does not rely on approximated discretization techniques and is computed from exponentially convergent steering trajectories that result from the stabilization of the linearized unicycle model. En cet article nous proposons une planéité basée approche prélevée non-linéaire de commande de données pour le cheminement de trajectoire des systèmes différentiel plats non-linéaires qui peuvent être exprimés sous la forme de cascade. La méthode de contrôle prélevée non-linéaire de données se fonde sur la propriété de planéité pour la génération de la trajectoire appropriée, avec la conception des lois prédictives d'une commande d'étape, et sur la discrétisation de contrôleur au moyen de faire la moyenne-comme la méthode. Dans le papier nous démontrons que le problème de causalité qui pourrait surgir dans l'exécution est évité en utilisant un estimateur basé sur des techniques numériques d'intégration d'ordre suffisamment supérieur. La stabilité comme des propriétés sont prouvées. Les simulations numériques prouvent que la loi prélevée proposée de commande de données offre la meilleure exécution de boucle bloquée en comparaison avec la conception numérique directe non-linéaire pour le cheminement de trajectoire d'un rotorcraft comme UAV modelé comme unicycle. La synthèse de la loi prélevée non-linéaire de commande de données tire profit de la propriété de linearisation de rétroaction du modèle d'unicycle. En outre, la commande de données prélevée non-linéaire proposée ne se fonde pas sur des techniques rapprochées de discrétisation et est calculée de la trajectoire exponentiellement convergente de direction ce résultat de la stabilisation du modèle linéarisé d'unicycle.