Modellprädiktive Regelung nicht-holonomer Roboter: Arbeitspunktstabilisierung, Pfadverfolgung und verteilte Regelung

• Antragsteller: Professor Dr. Karl Worthmann
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280056316

Im Forschungsbereich autonom agierender mobiler Roboter wird die modellprädiktive Regelung (MPC) für verschiedene Aufgaben wie Arbeitspunktstabilisierung, Trajektorienfolgeregelung und Pfadverfolgung eingesetzt. Für diese Einsatzgebiete kann man in Form von Endbedingungen oder Endkosten hinreichende Stabilitätsbedingungen angeben. Werden jedoch Hindernisse oder mehrere Roboter betrachtet, schränken diese (künstlichen) Nebenbedingungen die Einsatzmöglichkeiten von MPC stark ein. Deshalb ist die Vermeidung dieser Techniken von großem praktischem Interesse. Unsere Zielsetzung für das wissenschaftliche Netzwerk ist die Entwicklung von Stabilitätsnachweisen, die weder Endbeschränkungen noch Endkosten benötigen. Dabei verfolgen wir das folgende dreistufige Arbeitsprogramm: Zuerst soll das Problem der Arbeitspunktstabilisierung zeitkontinuierlicher Abtastsysteme gelöst werden. Aufbauend auf den erzielten Ergebnissen gilt es, Algorithmen für die mobilen Roboter zu entwickeln, damit sie statische Hindernisse mittels Pfadverfolgung umfahren können. Abschließend wird ein Szenario mit mehreren Robotern betrachtet. Die entworfenen MPC Algorithmen sollen implementiert, getestet und auf Effizienz untersucht werden ¿ sowohl in der Simulation als auch anhand von Prototypen. Das Projekt soll eine Austauschplattform für Nachwuchswissenschaftler sein, die sich mit unterschiedlichen Aspekten der modellprädiktiven Regelung befassen. Dabei soll insbesondere die Möglichkeit geschaffen werden, gemeinsame Forschungsinteressen auszuloten und offene Forschungsfragen zu identifizieren, nach deren Beantwortung man zukünftig gemeinsam streben kann.

• DFG-Verfahren: Wissenschaftliche Netzwerke