T E L KOM NIKA V o l.1 5 No. 3 S e p te m b e r   2 0 1 7 p p 1 1 7 3 ~ 1180   IS S N: 1 6 9 3 - 6930 a c c r e d it e d   A   b y   D I K TI ,   D e c r e e   N o :   5 8 / D I K TI / K e p / 2 0 1 3   D OI :   1 0 . 1 2 9 2 8 / TE L K OMN I K A . v 1 5 i3. 5 6 6 7      1173       Rece ived  Ja n u a r y 2 7 2 0 1 7 R e vised  Ju ly 2 ,  2 0 1 7 A cce p te d  J u ly 3 0 2 0 1 7     Int e gra B a c k s t e pp ing  A p p roa c h f or    M ob il e  Robo t   C on t r o l       Bo u zg o u  k a m e l * 1 , 2 Ib a r b e n a o u m e u r 1 , 3 Be n c h ik h  l a r e d 2 Ah m e d - f o it i h  Z o u b ir 1   1 ,2 ,4 Laborat oire  d’Ele c t ronique  de   Puis s anc e ,   d’Ene rgie    Solaire    et   d’Aut o m at iqu ,     U niv ers i t é    des     s c ien c es   et   de  la   t e c hnologie  d’Ora M oham ed   Boudiaf ,   El  M naouar,   BP  1505 ,     Bir  El   D jir   31000   Oran ,   Alg é rie.   1 ,3 Laborat oire  I nf or m at ique,   Biologie  I nt é gra t iv e   et   Sy s t è   m e s   C om ple x es   (I B I SC ) ,   U niv ers i t é  d’E´   v r y - Val - d’Es s onne  ( U EVE)   40  rue  Pel v oux   C E   1433  C ourc ouronnes ,   91020 ,   Ev ry   C edex ,   F ranc e   2 D é part e m ent   d’D é le c t ro t ec hnique,   U ni v ers i t é  de   m us t apha   s t am bouli ,   M as c ara,   Alg é rie   * c orres ponding   aut hor ,   e - m ail :   bouz gou k a m el@ ho t m ail. f r       Ab s t r a c t     T his   paper   pres ent s   t he   t raje c t o r y   t rac k ing  proble m   o f   a   unic y c le - t y pe   m obile   robot s robu s t   out put   t ra c k ing  c ont roller  f or  nonlinear  s y s t em s   in  t he  pres enc of   di s t urban c es   i s   propos ed ,   t he  appr oac h   is   bas ed   on  t he  c om binat ion   of   int egral   ac t ion  and  Bac k s t epping  t ec hnique   t c om pen s at e   f or   t he   dy n am ic   dis t urbanc e s .   F or  de s ired   t rajec t ory ,   t he   v alue s   of   t he  linear   and   angular  v eloc i t ies   o f   t he   robot   are  as s ured   by   t he   k ine m at i c   c ont roller .   T he   c on t r ol  law   guarant ee s   s t abili t y   of   t he   robo t   b y   u s ing    t he  l y apunov   t heore m .   T he  s im ula t ion   and  e x per im ent al   res ul t s   are   pres en t ed  t o   v eri f y   t he   de s ig ned   t rajec t or y   t rac k ing  c ont rol .       K eywo r d s:    R obo t   M obile,   Bac k s t epping ,   T rajec t or y   t rac k ing ,   nonlinear   s y s t em s           C o p yr i g h ©  2017   U n i ve r si tas   A h mad   D a h l a n .   A l l   r i g h ts  r eser ve d .       1 In t r o d u c t io n   In   th e   r e ce n ye a r s,  t h e   m o b il e   r o b o ts   h a ve   b e e n   u se d   a n d   e xp l oi t e d   in   d a n g e r o u s   a n d   d if ficu lt  wor ks.  T h e ca n   a lso  b e   fo u n d   in:   ind u str y,  scien ce e d u c a tio n m e d ical,   d o m e stic  m a ch ine s,  e n te r ta in m e n a n d   m il ita r a p p li ca tio n [1 ]. T h e a r e   u se d   in  a   r a n g e   o   a p p li ca tio n [2 ,   3 ].   M a n r e s e a r ch   a r ticles    h a ve   b e e n   p r o p o s e d   f o r   th e   tr a ject o r t r a c king   p r o b lem   in  th e   li te r a tu r e S tu d ies  a n d   a p p r o a ch e h a ve   b e e n   d e ve lo p e d   in  th is  fie ld  [4 5 ] .   In   o r d e r   to   d e sign   co n tr o laws  f o r   m o b il e   r o b o ts ,   m a n y   m o d e ls  wi th   d iffe r e n m e th o d s   h a ve   b e e n   p r o p o se d   a n d   h a s   b e e n   stu d ied   b r e se a r ch e r s.   In   [6 ],   a n   A d a p tive   P ID  co n tr o l a is  d e ve lop e d   fo r   th e   co n tr o o m o b il e   r o b o in   o r d e r   t o   fo ll o a   p a t h   p lan n i n g In   [7 ],   a   co n tr o ll e r   b a se d   o n   d ista n ce   m e a su r e u si n g   th e   so n a r   se n so r is  p r o p o se d   to   f o ll o a   wall,  a n d   to   co m m a n d   t h e   r o b o in  th e   wor ksp a ce   whil e   a vo idin g   o b sta cles  th is  a lgo r ith m   is  te ste d   in    th e  r e a l i m p lem e n ta tio n  c a se s.   M a n y   p r o p o se d   m e th o d in  li te r a tu r e   a r e   b a se d   o n   t h e   kine m a tics  d e sign ,   b u in     th e   r e a e x p e r im e n ta l,   th e   d yn a m ic  m o d e ls   a r e   m u st   b e   u se d   a n d   inclu d e d   to   p e r f o r m   a t   h igh   sp e e d a n d   h e a vy  wo r k.  T h u s,  so m e   co n t r o ll e r b a se d   o n   d yn a m ic  m o d e li n g   h a ve   b e e n   p r o p o se d .   A a n   e x a m p le   i n   [ 8 ],   a   fu zzy   L o g ic   Con tr o ll e r   is   p r o p o se d   fo r   ta cking   o f   m o b il e   r o b o t   typ e   u n icycl e   u sin g   M a m d a n i   m o d e a n d   b a ck ste p p ing  t e ch n iqu e t h e   d y n a m ics p a r a m e te r s   a r e   inclu d e d   fo r   th e   d e ve lop m e n o f   th e   co n tr o a p p r o a ch   wi t h   th e   L a g r a n g ian   M e th o d .   M o r e o ve r ,   n o  e xp e r i m e n ta r e su lts we r e  r e p o r t e d .   In   [9 ],   a   co n t r o ll e r   fu zzy  l o g ic  is   p r o p o se d   to   c o n tr o l th e   syste m   wi th  u n kn o wn   d yn a m ics  va r iab les  fo r   th e   d e ve lop m e n o th e   d e sign   c o n tr o l,   t h is  a p p r o a ch   is  u se d   o n   m o b il e   r o b o wi th   P IC  1 6 f8 7 7   m icr o co n tr o ll e r b u th e   r e a l   im p le m e n ta tio n   n e c e ssa r y   to   u se   a   co m p u te r   wi th   h igh   co n fig u r a ti o n   p r o ce sso r   a n d   a cq u isi t io n   ca r d s.  A n   a d a p tive   a p p r o a ch   fo r   tr a ject o r a p p li e d   to   th e   m o d e   d y n a m ic    e q u a tio n   o f   m o b il e   r o b o typ e   u n icycl e   is  d e sign e d   in   [1 0 ],   a   sta b il ity  a n a lysi u sing     L ya p u n o t h e o r is  a n a lyzed   to   e n su r e   th e   r o b o st a b il i ty,   th e   p a r a m e te r s   a r e   u p d a te d   o n li n e   whe r e   th e   p a r a m e te r o th e   syste m   a r e   n o kn o wn  o r   ch a n g e   th e   ta sk,  th is  d e ve lop e d   m e th o d   co n tr o is  te ste d   wi th   m o b il e   r o b o typ e   P ion e e r   3 - DX F u zzy  a d a p tive   tr a ject o r y   tr a ckin g  co n tr o l o m o b il e  r o b o typ e  n o n h o lon o m ic is d e ve lop e d  in  [ 1 1 ],  t h e  o b je ctive   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                            IS S N: 1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NIKA     V o l.  15 No.   3 S e p t e m b e r   2 0 1 7     1 1 7 3   - 1 1 8 0   1174   o th is  m e t h o d   is  t o   e li m ina t e   th e   p e r t u r b a ti o n in  th e   d yn a m ic    a n d     kine m a tic     e q u a tio n s,     th e   d e sign e d   a p p r o a ch   is  t e ste d   o n ly  wi th   sim u lat ion   r e su lts   a n d   n o   e x p e r im e n ta r e su lts    wer e  p r e s e n te d .   T h e   r o b u s co n tr o ll e r   is  p r o p o se d   in   [1 2 ],   t o   r e so lve  th e     tr a cking   p r o b lem a n d   to     co m pens a t e   th e   u n k n o wn  n o n li n e a r   d yn a m ic o t h e   r o b o t.   T h e   co n tr o s tr u ctu r e   is   b a se d   o n   th e   co m b ina tio n   o th e   n e u r a a d a p ta tio n   te ch n iqu e   a n d   th e   sli d ing   m o d e   c o n tr o l,   r e a l   im p lem e n t a tio n   is  p r e se n te d In   [1 3 ],   th e   B a c kste p p ing   a p p r o a ch   is  int r o d u c e d   a n d   a p p li e d   o n   r o b o typ e   A r d u ino th e   e q u a tio n co n t r o la ws  d e ve lop e d   fo r   m o to r s   r o b o a r e   stu d ied   a n d    te ste d   wi th   r e a l   im p le m e n ta tio n th e   a ctu a l   a n d   r e fe r e n ce   li n e a r   a n d   a n g u lar   ve l o cities   a r e   ca lcula te d   b y   th e   ki n e m a tics   str u ct u r e   c o n tr o l,  a n d   f o r   t h e   sta b i li ty  sta d y,   lyap u n o v   th e o r y   is   u se d  t o  g u a r a n te e  t h e  st a b il ity o th e  syst e m .   S o m e   o p a r a m e te r syste m a r e   n o m o d e le d   o r   a r e     p r o n e   to   c h a n g e   i n   tim e ,   wi th   is   o ft e n   im p o ssible   fo r   th e    a p p li ca tio n .   I n   th is  st u d y,   r o b u st   P I/ B a ckste p p i n g   co n t r o   is  a p p li e d    to   co m p e n sa t e   fo r   th e   d yn a m ic  d istu r b a n ce s,   a n d   its  sta b il ity  is  a n a lyz e d   u sing   th e   L ya p u n o th e o r y,  th e   o b jec tive   is  to   a m e li o r a te   th e   B a cksto p p ing   a p p r o a ch   b a d d in g   n o n li n e a r   P a ct ion   to   co n tr o law  e q u a tio n .   P r o p o r tio n a i n te g r a a ctio n   co n t r o is  a d d e d   to   r e d u ce   th e   e r r o r   o f   th e   tr a ject o r t r a cking A   co m p a r a tive   stu d y   be tw e e n   th e   p r o p o se d   a p p r o a ch   a n d   th e   b a ckste p p ing   co n tr o l is p r e se n te d  b y sim u l a tio n s t o  s h o w th e  p e r fo r m a n c e  o f   th e  co n t r o l str u c tu r e  f o r  st a b il ity.   T h e   r e m a inin   p a r t   o th e   p a p e r   i p r e se n te d   a fo ll o ws,  fi r st  we  g ives  th e   d yn a m ic   m o d e o u n icycl e   typ e   r o b o t.   S e ctio n   2   g ives  th e   d y n a m ic  u n icycl e - li ke   r o b o m o d e l.     S e ctio n     3 p r e se n ts  a n d   e xp lain th e   p r o p o se d   P I   o r   ba ckste p p in g   co n tr o ll e r   d e sign .   Resp e ctive ly,  in  se ctio n   4 ,   T h e   fin d i n g o th e   p a p e r fo cu si n g   o n   th e   d e sign e d   tr a ject o r tr a cking   co n tr o l m e th o d .   F ina ll y,   in  s e ctio n  5  w e  co n clud e  t h is p a p e r .       2 Ro b o t  M o d e   In  t h is se ctio n th e    m o d e l o th e    m o b il e  r o b o t   typ e  u n icycl e   p r o p o se d  b y L a  Cr u z   a n d   Car e ll in   [ 1 4 is   co n side r e d ,   th e   fig u r e   1   sh o th e   m o b il e   r o b o t whe r e   G   is  m a ss  ce n te r ,   h   is  th e   ta r g e te d   p o int   u se d .   ω  is  a n g u lar     ve lo cit y.  ψ   is  t h e   a n g le    o r o ta tio n ,   a b a n d   d     a r e  d ista n c e s.           F igu r e   1 M o b il e  r o b o typ e   u n icycl e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NIKA     IS S N: 1 6 9 3 - 6930            In t e g r a l B a ckste p p ing  A p p r o a ch  f o r  M o b il e  Ro b o Con tr o l ( B o u zg o u  K a m e l)   1175   F o r ce s a n d  M o m e n ts  e q u a tio n s f o r  t h e  s yste m  a r e  w r itte n  a s   [1 5 ]:   = ( ˙ ̅ ) =  +  +     , = ( ¯ ˙ +  ) =  +  +   = ˙                                                                        ( 1 )     a nd   ,  ,  ,  ,   and      a r e   th e   lo n g itu d ina a n d   lat e r a tir e   fo r ce a p p li e d     th e   whe e ls  th e   r o b o t.   T h e   m o m e n   o ine r tia   a m a ss  ce n te r   is  Iz .   T h e   fir s p a r o m o d e is  wr itte n   in  [1 4 a s :     ˙ = ¯ ( )     ,   ˙ = ¯ + ( + )       ( 2 )                                                          w h e r e    ¯     is  th e   lat e r a ve locity   o th e  m a ss  c e n te r .   T h e  f ina l m o d e l o m o b il e   ro b o t   typ e   u n icy cle  is g iven  in   [1 4 b y De  L a  C r u z a n d  Ca r e ll i a s:     (     ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ )     = (         cos   ( )  s in   ( ) us in ( ) + aw cos ( ) 3 1 2 4 1 5 2  6 2 )         + (     0             0 0             0 0             0 1 1       0 1 2       0 )       (   )                                                        ( 3 )     a n d  t h e  p a r a m e te r s  o th e  syst e m  a r e   d e fin e d   in   [1 4 a s:     1 = 1 2 2  + ( 2 + ) (  )   ,   2 = 1 2 2   + ( 2 2 + ( ) + 2 ) (   )    ,   3 =  2      4 = ( + ) (  ) + 1   5 =  2       6 = ( + ) (  ) + 1     whe r e   m   is   th e   A r d u ino   r o b o m a ss,  Ie   is   th e   m o m e n t   o f   ine r ti a ,   B e   is   th e   viscou f r i ctio n   co e f ficien t,   r   is   th e   r ig h a n d   l e ft   wh e e r a d ius,   a n d   R t   is  th e   tir e   r a d ius,   k a   is   th e   t o r q u e   co e ff ici e n t,   k b   is  e lec tr o m o tive   co e f ficien t,   R a   is  th e   m o to r s   r e sist a n ce P D   co n tr o ll e r s   a r e   im p lem e n t e d   wi th   P k PT   a n d   k PR a n d     d e r ivat ive  g a ins   k DT   and   k DR   to   c o n t r o th e   ve lociti e o f     th e  r igh a n d   lef t  m o to r .       3 Ar c h it e c t u r e   C o n t r o l   F o r   t h e   a r ch ite ctu r e   co n tr o l,  w e   a r e   u se d   th e   kine m a tics  c o n tr o ll e r   fo r   e xte r n a lo o p   a n d  a   P I/ b a ckst e p p ing  f o r  t h e  d yn a m ics m o d e l a s se e  in  F i g u r e   2 .           F igu r e   2 S tr u ctu r e  co n tr o l o P I/ b a ckste p p i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                            IS S N: 1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NIKA     V o l.  15 No.   3 S e p t e m b e r   2 0 1 7     1 1 7 3   - 1 1 8 0   1176   3 .1 .   Kin e m a t ic   C o n t r o l   T h is d e sign  c o n tr o ll e r  is d e ve lo p e d  with  t h e    in ve r s e  kin e m a tics e q u a tio n s o t h e   r o b o t   m o b il e T h e   o b ject ive  o t h is  co n tr o ll e r   is  to   g e n e r a t e   th e   r e f e r e n c e   va lue s   fo r     th e   P I/ B a ckste p p ing   co n t r o ll e r   is  d e sign e d   in  o r d e r   th e   d e sir e d   va lu e o th e   li n e a r   a n d   a n g u lar    ve locitie s.   F r o m  ( 3 ) th e  kin e m a tic  m o d e l is g i ve n  a s:     ( ̇ ̇ ) = (  ( ) ( )  ( ) ( ) ) (   )                                                      ( 4 )     w h e r e   u r e f   th e   r e fe r e n c e   is  va lue   o th e   li n e a r   ve l o city,  a n d     ω r e f   is  a n g u lar   ve locity T h e   m a t r ix   inve r se  is   ( 5 ) .     1 = ( cos ( ψ ) s i n ( ψ ) 1 a s i n ( ψ ) 1 a cos ( ψ ) )                                                          ( 5 )     T h e  co n t r o l law ca n  b e  ch o s e n  a s:     (   ) =   (  ( )  ( ) 1  ( ) 1  ( ) ) ( ˙ + ˙ + )                                             ( 6 )     w h e r e   ε x = x d x    a n d   =    th e   cu r r e n t   a r e   p o sition   e r r o r s,  ( , )   and  h d ( x d , y d )   a r e     th e   a ctu a a n d   r e fe r e n ce   p o int s.   T h e   stu d o th e   sta b il ity  fo r   th e   kine m a tic  co n t r o ll e r   is  d e t a il e d     in  [1 3 ].     3 .2 .   No n li n e a r  P I - b a s e d  Ba c k s t e p p i n g   C o n t r o ll e r  De s ig n   T h e   c o m b ina tio n   o int e g r a l   a c tio n   a n d   b a ckst e p p ing   e q u a tio n is   p r o p o se d   to   d e sign   th e   str u ctu r e   co n tr o th a im p r o ve th e   r o b u st n e ss  whe n   th e   d yn a m ics  p a r a m e te r o f   th e   r o b o a r e  n o w e ll - kn o wn.   T h e  d y n a m ic   p a r o ( 3 )  i s:       ˙ = 3 1 2 4 1 +  1      ˙ = 5 2  6 2 +  2                                                                     ( 7 )     f ir st,  we  co n sid e r  t h e  e r r o r s co n tr o laws :     1 = ˙ 1 = ˙ ˙ , 1 = ˙ 1 = ˙ ˙     ( 8 )     t h e  lya p u n o v  f u n ctio n s  is d e r ive d  a s     ( 1 ) = 1 2 1 2 , ( 1 ) = 1 2 1 2                 ( 9 )     t he   tim e  d e r ivat ive  o th e   L ya p u n o v ca n d ida te   fu n ctio n s is ca lcula t e d  a s     ˙ ( 1 ) = 1 ˙ 1 , ˙ ( 1 ) = 1 ˙ 1                                                ( 1 0 )     t h e   sta b il izat io n   o f   th e   d yn a m ics   e r r o r sy ste m   ca n   b e   o b ta ine d   b i n tr o d u cing   a   vi r tu a l     co n tr o ls inp u t:     = ˙ + 1 1 +     = ˙ + 1 1 +                                ( 1 1 )     W h e r e  t h e  i n te g r a l a ctio n s a r e :     = 1 ( )   ,    = 1 ( )                                      ( 1 2 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NIKA     IS S N: 1 6 9 3 - 6930            In t e g r a l B a ckste p p ing  A p p r o a ch  f o r  M o b il e  Ro b o Con tr o l ( B o u zg o u  K a m e l)   1177   w ith     1 , 1 ,   and  a r e  d e sign  p a r a m e te r s .   A n d  n o w,  we  ca lcula te  t h e  n e w e r r o r s  a s:     2 = ˙ ˙ + 1 1 +    ,   2 = ˙ ˙ + 1 1 +     ( 1 3 )     a nd   ˙ 2 = ¨ ¨ + 1 ˙ 1 + 1   ˙ 2 = ¨ ¨ + 1 ˙ 1 + 1     ( 1 4 )     f r o m  ( 1 1 )  a n d  ( 1 4 ) it  fo ll o ws th a t:     ˙ 1 = 1 1 + 2   ,    ˙ 1 = 1 1 + 2         ( 1 5 )   a nd     ˙ 2 = 2 2 1   ˙ 2 = 2 2 1           ( 1 6 )     w h e r e   2 , 2   a r e   p o sitive  co n sta n o sta b il ity.   So ,   th a is  r e su lt,  th e   int e g r a b a ckste p p in g   co n tr o l laws o f  e leva tio n ,  line a r   a n d  a n g u lar  v e locitie s a r e :     = [ 1 ( ¨ + ( 1 + 2 ) 2 + ( 1 1 2 + ) 1 ) + 2 3 ˙ 4 ˙ ]                                             ( 17 )     a nd    = [ 2 ( ¨ + ( 1 + 2 ) 2 + ( 1 1 2 + ) 1 ) 5 ( ˙ + ˙ ) 6 ˙ ]                                          ( 1 8 )     t h e   sta b il ity   o th e   c o n tr o ll e r   ca n   b e   stu d i e d   wi th   th e   L ya p u n o th e o r y.   T h e   lyap u n o c a n d ida te   fu n ctio n s is g iven  a s:     ( 1 , 2 ) = 2 + 1 2 + 2 2 2     ( 1 , 2 ) = 2 + 1 2 + 2 2 2          ( 1 9 )     w h o se  f ir st  tim e  d e r ivat ive     ˙ ( 1 , 2 ) = 1 1 2 2 2 2 0   ,     ˙ ( 1 , 2 ) = 1 1 2 2 2 2 0    ( 2 0 )     a r e   n e g a tive  d e fin e d which   m e a n th a t,  t h e  t r a cking  e r r o r  is st a b le.       4 E x p e r im e n t  r e s u lt s   T h e   fo u r th   se ctio n   p r e se n th e   im p lem e n ta t ion   o th e   p r o p o se d   co n t r o law  o n   a   A r d u ino   Ro b o M o b il e ,   wi th   R a d ius:   1 8 5   m m ,   h e igh t :   8 5   a n d   w e ig h t:   1 .5 0   kil o g r a m it   h a s   a lso  two   p r o ce sso r b a se d   o n   th e   A T m e g a 3 2 u 4 se e   F igu r e   3 ,   t h e   whe e ls  a r e   d r iv e n   b DC   m o to r s   h a ving   r a te d   to r q u e   3 0   m Nm   a t   1 5 0 0 0   r p m e n c o d e r s   o u t p u o 5 0 0   ticks/r e vo lu tio n   a r e   int e g r a te d   fo r   th is  m o to r s th e   sa m p le  tim e   o th e   r o b o is  0 .1 s .   A r d u in o   Y u n   is  co n n e ct e d   to     th e   r o b o to   s e n d   th e   co n t r o law  f r o m   M A T L A B    to   th e   r o b o t   u sing   t h e   wi r e less   n e t wor k   co n n e ctio n .   T h e   o d o m e t r ic  se n s o r s   a r e   u se d   to   se n sing   th e   p o int   h   o r o b o p o s ition .     T h e   a p p r o a ch   is  p r o g r a m m e d   wi th   t h e   M A T L A B   u sing   th e   wi n d o ws   syste m In   o r d e r   to   te st     th e   p r o p o se d   P I/ B a ckste p p i n g   co n t r o l   la o th is  p a p e r se ve r a e xp e r im e n ts  wer e     ca r r ied   o u wi th   cir cu la r   tr a ck  r e fe r e n ce   tr a ject o r o 2   m T h e   r o b o sta r fr o m   th e   p o sition     P 0   =   ( x,  y,  ψ )  = ( 0 0 0 ) T h e  g a ins  o th e  im p l e m e n te d  co n t r o ll e r  a r e  se lect e d  a s:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                            IS S N: 1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NIKA     V o l.  15 No.   3 S e p t e m b e r   2 0 1 7     1 1 7 3   - 1 1 8 0   1178   [ 1 = 120 , 2 = 75 ]   [ 1 = 14 , 2 = 2 ]    [ = 12 . 75 , = 3 . 5 ]     T h e   r o b o t   m o b il e   tr a cks   th e   cir cu lar   way   wi th   sm a ll e r   e r r o r T h u s,  sh o g o o d   p e r fo r m a n ce   a se e   in  F igu r e   4   ( a ) th e   e vo lu tio n o th e   d e sir e d   a n d   a c tu a li n e a r   ve locity  a n d   a n g u lar   ve l o city  a r e   p lot te d   i n   F igu r e   4   ( b ) in   th e   fig u r e r e su lts we  sh o th a th e   r o b o tr a cks     th e   r e fe r e n ce   tr a ject o r co r r e ctl a n d   th e   e r r o r te n d   to   ze r o .   F igu r e   5   ( a )   il lust r a te t h e   co n tr o th e   r o b o t ' whe e ls  sp e e d   sign a g e n e r a te d   b th e   M o to r   b o a r d   p r o ce sso r T h e   li n e a r   ve l o city  a n d   a n g u lar   co n t r o l a ws  a r e   in d icat e d   in   F ig u r e   5   ( b ) .   T h e   Y u n   Ar d u ino   ca r d   is   u se d   to   r e ce ive   th e  co n tr o l laws f r o m   M A T L A B   to  t h e  r o b o th r o u g h  wir e less  c a r d .           F igu r e   3 A r d u ino  r o b o m o b il e         ( a )       ( b )     F igu r e   4 S im u lat i o n   r e su lts   ( a )   T h e   t r a ject o r fo ll o wed  b y t h e  m o b il e   r o b o t ,     (b )   T h e   li n e a r  ve locity  a n d  a n g u lar  ve locity       4 .1 Co m p a r a t i v e   S t u d y   T h e   se c o n d   e x p e r im e n is  d e sign e d   to   co m p a r e   b e twe e n   t h e   B a ckste p p ing   a p p r o a c h   p r o p o se d   in   [1 3 a n d   P I/ b a ckste p p ing we  c a r r ied   o u th e   e xp e r im e n wi th   sa m e   cir c u la r   t r a ck  r e fe r e n ce   tr a ject o r o 2   m e t e r o r a d ius  a n d   sa m e   initia p o stu r e     0 = ( , , ) = ( 0 , 0 , 0 )   F igu r e   6   p r e s e n ts  th e   r e su lts  o th e   st r u ctu r e   co n tr o wi th   th e   e vo lut io n   th e   d ist a n ce   e r r o r   u sing   th e   a p p r o a c h   a n d   b a cks te p p ing   co n t r o ll e r ,   it   ca n   b e   se e   th a t h e   P I/ b a cks te p p ing   is  t h e   m o st   sta b le   a n d   a ccu r a te   m e t h o d   co m p a r ing   th e   b a ckste p p ing   a p p r o a ch .   No in   T a b le  1 ,   we  h a ve   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NIKA     IS S N: 1 6 9 3 - 6930            In t e g r a l B a ckste p p ing  A p p r o a ch  f o r  M o b il e  Ro b o Con tr o l ( B o u zg o u  K a m e l)   1179   th e   n u m e r ical  r e su lts:   th e   m e a n   e r r o r ,   va r i a n ce   a n d   sta n d a r d   de viat ion   o tr a ject o r u sing   b a ckste p p ing   a n d   P I/ b a ckst e p p ing   a p p r o a ch e s,  we   n o tice   th a t   th e   P I/ b a ckst e p p ing   g ives   g o od   r e su lts  in  a ccu r a cy,  b t h e   n u m e r ical  r e su lts   its  ca n   sh o th e   ef fe ctive n e ss  o th is  a lg or i th m .   On e   o f   th e   a d va n ta g e s   o f   th is a p p r o a ch   is   th a th e y   ca n   u su a ll y t o   co m p e n s a te  f o r   th e   d yn a m ics   n o m o d e led  a s h ys te r e tic  d a m p in g whe e l ti r e  d iam e te r s a n d   vi b r a tio n s.         ( a )     ( b )     F igu r e   5 E xp e r im e n ta l r e su lts   ( a )   P o wer  lin e a r  ve locity ( b )   Con t r o l law in p u ts       T a b le  1 N u m e r ic a l co m p a r ison   r e su lts     T r a j e ct o r y   B a ckst e p p i n g   P I/ b a ckst e p p i n g   X ( m e te r )   Y ( m e te r )   X ( m e te r )   Y ( m e te r )   M e a n  E r r o r  ( m )   0 .1 3 5 9   0 .0 5 5 1   0 .1 1 6 9   0 .0 0 9 0   V a r i a n ce ,( m 2 )   0 .0 4 8 2   0 .0 0 4 5   0 .0 5 1 6   0 .0 0 0 3   S ta n d a r d   d e vi a tio n   0 .2 1 9 5   0 .0 6 7 1   0 .2 2 7 1   0 .0 1 8 1           F igu r e   6 Di sta n ce   e r r o r s f o r  b a ckste p p ing  a n d  P I/ b a ckste p p in g .       5   Co n c lu s i o n   T h e   p a p e r   a d d r e sse d   th e   co n tr o str u ct u r e   o m o b il e   r o b o typ e   u n icycl e .     T h e   p r o p o s e d   a p p r o a ch   is   b a se d   o n   th e   b a ck ste p p ing   te ch n iqu e   co m b ine d   wi th   in te g r a l   a c tio n ;   th e   sta b il ity  stu d o th e   syste m   is  d e m o n st r a t e d   wi th   L ya p u n o v   m e th o d th e   d e sign   co n t r o ll e r   is  im p lem e n t e d   o n   a n   A r d u ino   m o b il e   r o b o t.   T h e   int e g r al   p a r o a lg o r ith m   is  a d d e d   to   e li m ina te     th e   tr a cking   e r r o r s   a n d   th e   d istu r b a n c e and   d yn a m ics  n o m o d e led   a w h e e l   a n d   tir e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                            IS S N: 1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NIKA     V o l.  15 No.   3 S e p t e m b e r   2 0 1 7     1 1 7 3   - 1 1 8 0   1180   d iam e te r s m a ss,  ine r tia e tc ,   th e  co m p a r a tive  r e su lts e xp lain   th e  a d v a n ta g e s t h e  p r o p o se d   PI   o r   B a ckste p p ing   co n tr o ll e r   in  p r e cisi o n   a nd   sta b il i ty.   T h e   fo r c e   e stim a t o r   d e sign   ca n   b e   a d d e d   to   g u a r a n t e e   th e   r o b u s tn e ss  o t h e   co n t r o ll e r .   T h is  wor ca n   be   a p p li e d   to   r e m o t e   co n t r o u sing     th e   vir tu a l   r e a li ty  [1 6 ],   and   a u g m e n te d   r e a li ty   [1 7 ].   W e   in te n d   a lso  to   i m p r o v e   th e   sys te m   i n   a n   e n vir o n m e n wi th  o b sta cles .       Re f e r e n c e s   [1   T   Lo z ano - Perez ,   I J   C ox ,   G T   W ilf ong,   Au t onom ou s   robo t   v ehi c les .   Springer   S c ienc e   and   Bus ine s s   M edia .   2012.   [2   K   Karam   and   A   Albagul D y na m ic   m odelling  and   c ont ro is s ues   f or   t hree  w heeled  v ehic le Proc .     5 th   I nt .   C on .   on   C on t rol,   Aut o m at ion ,   R obot i c s   and  Vis i on .   Singapore .   1998.   [3   D W   Gage .   U gv   his t ory   101:   brie f   hi s t or y   o f   un m anned  ground  v ehic le   (ugv )   dev elop m ent   ef f ort s .   D T I C   D oc u m ent   T e c h.     R ep.   1995   [4   P   Ant onini,   G   I ppoli t i,   S   Longhi Learning  c ont rol   of   m obile  robot s   u s ing   m ult ipro c es s or  s y s t e m .   C ont rol  Engineering   Prac t ic e .   2006 14 ( 11 ) 1279 1295 .   [5   S   Adinandra ,   D A   R at na w ari pra c t i c al  c oordinat e d   t rajec t ory   t rac k ing   f or  a   group  o f   m ix ed   w heele d   m obile  robo t s   w it h   c o m m uni c at ion   dela ys .   T ELKO M N I KA  ( T elec o m m uni c a t ion   C om pu t ing  Ele c t roni c s   and  C ont rol) .   2016 ;   14 ( 4 ) .   [6   T S   J in H H   T a c k Pat h   f ollo w ing  c on t rol  o f   m obile   r obot   us ing   ly apunov   t e c hniques   and   PI D   c o nt roller .   I nt ernat ional   J ournal   of   F u z z y   Logi c   and   I nt ell igen t   Sy s t e m s ,   2011 11 ( 1 ):   49 53 .   [7   R   C arelli E O   F reire C orridor   nav iga t ion  and   w al l - f ollow ing  s t able   c ont rol   f or   s onar -   bas ed   m obile   robot s R obo t ic s   and   Aut ono m ous   Sy s t e m s .   2003 45 ( 3 ):   235 247 .   [8   O   C a s t illo ,   L T   Aguilar,   S   C ardena s F uz z y   lo gic   t rac k ing   c ont rol   f or   unic y c le   m obile   robot s .   Engineering  Let t er s 2006 13 ( 2 ):   73 77 .   [9   T   D as I N   Kar D e s ign  and   i m plem en t at ion   of   an   adapt iv e   f u z z y   logi c - bas ed   c ont roller   f or   w heeled   m obil robot s .   I EEE   T ran s ac t ions   on  C ont rol   Sy s t e m s   T ec hnolog y 2006 ;   1 4 ( 3 ):   501 510 .   [1 0   F N   M art in s ,   W C   C ele s t e ,   R   C arelli ,   M   Sarc ine lli - F ilho,   T F   Bas t os - F ilho .   An  adap t iv e   dy na m ic   c ont roller   f or   aut ono m ous   m obile  robo t   t rajec t or y   t rac k ing .   C on t rol   Engineering  Pra c t i c e .   2008   16 ( 11 ):   1354 1363 .   [1 1   D   C hw a F uz z y   adapt i v e   t ra c k ing   c on t rol  o f   w hee led  m obile   robot s   w it h   s t a t e - dependent   k inem a t ic   and  dy nam i c   di s t urban c es .   I EEE  t rans a c t ion s   on  F uz z y   Sy s t e m s .   2012 20 ( 3 ):   587 593 .   [1 2   F G   R o s s o m ando,   C   Soria,   R   C arelli Slidin m od neuro  adapt i v c ont rol  in   t raje c t or y   t rac k ing  f or   m obile  robot s J ournal   of   I n t elligent   and   R obot ic   Sy s t em s .   2014 74 ( 3 - 4 ):   931 944 .   [1 3   I   Benaoum eur,   B   Laredj,   H EA   R eda ,   A F   Z oubir Ba c k s t epping  approac h   f or  au t onom ous   m ob ile  robo t   t rajec t or y   t rac k ing .   I ndone s ian  J ournal  o f   Ele c t ri c al  Engineering  and  C o m put er   Sc ien c e .   2016 2 ( 3 ) .   [1 4   C   D La  C ruz R   C arelli D y nam i c   m odeling  an d   c ent rali z ed  f or m at ion  c ont rol  o f   m obile  robot s .     I EC ON   2006 - 32 nd   Annual  C onf eren c e   on   I EEE   I nd us t rial  Ele c t roni c s I EEE .   2006 :   3880 3885.   [1 5   F D   Boy den S A   Velin s k y D y na m ic   m odeling   o f   w heeled  m obile  robo t s   f or   high  load   applic a t ions .     1994  Proc eedings   I EEE   I n t ernat ional   C on f eren c o n   R obot i c s   and  Au t om a t ion .   1994 3071 3078.   [1 6   I   Benaou m eur,   A F   Z oubir ,   H E A   R eda R em o t e   c ont rol   of   m obile   robot   u s ing  t he   v irt ual   reali t y .   I nt ernat ional   J ournal   of   Elec t ric al   and  C om put er   En gineering  (I J E C E) .   2015 5 ( 5 ):   1062 1074 .   [1 7   B   I bari ,   K   Bouz gou ,   Z   Ahm ed - F oit ih ,   L   Benc hi k h .   An  appli c at ion   of   augm en t ed   realit y   (ar)   i n     t he  m anipulat ion  o f   f anuc   200ic   robot .   I nnov a t iv C o m put ing  T ec hno log y   ( I N T EC H ) 2015  F if t h   I nt ernat ional   C on f erenc e   on   I EEE 2015 5 6 60 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.