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Adaptive nonlinear MPC for efficient trajectory tracking applied to autonomous mining skid-steer mobile robots
Indexado
Scopus SCOPUS_ID:85098576257
DOI 10.1109/ANDESCON50619.2020.9272162
Año 2020
Tipo

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The heterogeneous nature of the navigation surface suggests adaptation capabilities in vehicle motion control to overcome the effects of the wheel-terrain interaction. In such scenario, this paper presents an integral adaptive control framework built upon a Nonlinear Moving Horizon Estimator and a Nonlinear Model Predictive Control scheme, under which the objective is to on-line estimate states and model parameters of a robot motion model while autonomously navigating in off-road terrain conditions. With an adjustable model, the controller is made adaptive against terrain changes while tracking prescribed trajectories. The system is composed by two coupled subsystems to represent the vehicle motion and tire slip dynamics. The combined control-estimation strategy works under the Real-Time Iteration scheme to attain reliable computational activity for high-speed tire dynamics (e.g., slip). Trials in a simulation and real test environment with a compact mini-loader Cat® 262C, as those found in the mining industry, showed that the approach is able to efficiently estimate states and model parameters without exceeding constraints. The analysis of computational efficiency in various hardware configurations is also provided, exhibiting that the rapid optimization involved in the proposed controller is possible for high-speed dynamics.

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Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Javier Prado, Alvaro Hombre Escuela Politécnica Nacional - Ecuador
2 Chavez, Danilo Hombre Escuela Politécnica Nacional - Ecuador
3 Camacho, Oscar Hombre Escuela Politécnica Nacional - Ecuador
4 Torres-Torriti, Miguel Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
5 Auat Cheein, Fernando Hombre Universidad Técnica Federico Santa María - Chile

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Financiamiento



Fuente
FONDEQUIP
Fondo Nacional de Desarrollo Científico, Tecnológico y de Innovación Tecnológica
CONICYT-PCHA/Doctorado
FONDE-CYT
ANID-Basal

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Agradecimientos



Agradecimiento
ACKNOWLEDGMENT This work was supported by ANID-Basal FB0008, FONDE-CYT 1171431, FONDECYT 1201319, FONDEQUIP 120141, CONICYT-PCHA/Doctorado Nacional/2015-21151095. Oscar Camacho thanks PII-19-03 and PIGR-19-17 Projects of Escuela Politécnica Nacional for the support regarding the realization of this work.

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