Unified Feedback Linearization for Nonlinear Systems with Dexterous and Energy-Saving Modes

要約

自由度と比較して多くの入力を備えたシステム（例：Mecanumホイールを備えたモバイルロボット）には、多くの場合、メインタスク（位置追跡など）を達成するために必要な最小限のエネルギー効率の入力と、追加の補助タスク（例えば方向追跡）を実現するために必要な一連のエネルギー入力が必要です。
この文字は、フィードバック線形化によって導出された統一制御スキームを提示します。これは、エネルギー効率の高い入力のみを使用してエネルギー効率の高い入力のみを使用して主要なタスクを追跡しながら、エネルギーを強制しながら、必要に応じて補助タスクを追跡するためにエネルギー促進入力を使用する器用なモードを追跡する2つのモードを切り替えることができます。
提案された制御は、主要なタスクの指数トラッキングを保証し、主なタスクに関連するダイナミクスは、先験的な未知のスイッチング信号とは無関係に進化することを保証します。
制御が器用モードで動作している場合、補助タスクの指数トラッキングも保証されます。
全方向性メカナムホイールロボットの数値シミュレーションは、提案されたアプローチの有効性を検証し、メインおよび補助タスクの指数トラッキング挙動に対するスイッチング信号の効果を示します。

要約(オリジナル)

Systems with a high number of inputs compared to the degrees of freedom (e.g. a mobile robot with Mecanum wheels) often have a minimal set of energy-efficient inputs needed to achieve a main task (e.g. position tracking) and a set of energy-intense inputs needed to achieve an additional auxiliary task (e.g. orientation tracking). This letter presents a unified control scheme, derived through feedback linearization, that can switch between two modes: an energy-saving mode, which tracks the main task using only the energy-efficient inputs while forcing the energy-intense inputs to zero, and a dexterous mode, which also uses the energy-intense inputs to track the auxiliary task as needed. The proposed control guarantees the exponential tracking of the main task and that the dynamics associated with the main task evolve independently of the a priori unknown switching signal. When the control is operating in dexterous mode, the exponential tracking of the auxiliary task is also guaranteed. Numerical simulations on an omnidirectional Mecanum wheel robot validate the effectiveness of the proposed approach and demonstrate the effect of the switching signal on the exponential tracking behavior of the main and auxiliary tasks.

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