Decoupling Controller Design and Analysis for Wheeled Mobile Robot Stabilization

Abstract

The control wheeled mobile robot is a good way to test control theories. Nowadays, Two Wheeled Inverted Pendulum Mobile Robots (TWIPMR) are used in different applications. Stabilizing and tracking trajectory will prevent system from falling down when it moves forward and backward directions. In addition, the steering angle regulation when it turns left or right is also considered. These problems are the main series problems that have to be taken into account during control design and analysis. To avoid these problems, a decoupling optimal controller based linear quadratic regulator design method is presented to generate the required an optimal control signals. The simulation results are provided to show the effectiveness of the proposed control design method for an accurate tracking of the desired trajectory. Furthermore, the 3D representation of the simulation and a visualization model to observe behavior of the robot in different scenarios are included. المستخلص: التحكم بالروبوت المتحرك يعتبر وسيلة جيدة لاختبار جميع أنواع نظريات التحكم في الوقت الحاضر، حيث يستخدم هذا النوع من الروبوتات في الكثير من التطبيقات المختلفة. إن استقرار وتتبع المسار أي منع النظام من السقوط أثناء الحركة إلى الأمام أو للخلف والتحكم بزاوية الدوران الي اليمين أو اليسار إثناء الحركة تعتبر المشكلة الرئيسية. ولحل هذه المشكلة تم تصميم وحدة تحكم تعتمد في عملها على مبدأ التنظيم الخطي التي يمكن أن تولد العزم الصحيح واللازم للوصول الي الهدف بدقة عالية. ومن خلال نتائج المحاكاة المتحصل عليها من هذا التصميم ،اتضح ان هناك مطابقة بين حركة التتبع للربوت والمسارات المختلفة وفى هذا البحث تم تصميم نموذج مرئي للربوت وذلك لملاحظة الحركة فى نظام ثلاثي الابعاد والذى يعطى قوة لفهم وملاحظة حركة الربوت في المسارات المحددة .