Lois de commande pour le contrôle et la mobilité de machines agricoles

Abstract

This doctoral thesis shows the different methods we use to control two agricultural vehicles on a line built by a mowing vegetation. We describe an help guidance system which has two parts. The first one gives some informaiton about the environment of the robots using a CCD camera and an non supervised image processing algorithm. The second one deals with the control algorithms and the vehicles models. It is developed in this thesis. The first chapter describes the environment of the vehicles and its consequences about some control laws which are used in the litterature. The second chapter proposes a cinematic model for the two vehicles which makes simple the application of control laws calculated for a two whieels axle. The third chapter develops the theories of two control laws. The first one defines a trajectory between two positions of the vehicles. These positions are calculated in the space of the scene. The second one is deduced from the vision based control theory and applied to the control of non-holonomic mobile robots in the image space. The fourth chapter shows the result obtained with the help guidance system and proposes an original approach of the model and the correction in the image space of the sliding effects induced by a transverse slope of the ground. The last chapter gives some elements of the future work about the help guidance system robustness and its application to other vehicles. / Ce mémoire vise à exposer les méthodes utilisées pour asservir deux véhicules agricoles sur une ligne symbolisant une interface de végétation. Dans ce cadre, nous décrivons un système d'aide à la conduite composé de deux modules principaux. Le premier concerne la perception de l'environnement qui se fait au moyen d'une caméra CCD et d'une segmentation markovienne non supervisée d'images texturées. Le second fait l'objet des développements théoriques et pratiques de ce mémoire concernant les différents modèles et lois de commande appliqués aux véhicules. Le premier chapitre traite de l'environnement des robots mobiles et plus particulièrement des conséquences de celui-ci sur quelques lois de commande couramment utilisées. Le second chapitre propose une modélisation cinématique des engins qui permettra de leur appliquer facilement des lois de commandes calculées pour l'essieur rigide à deux roues. Le troisième chapitre expose les développements théoriques de deux lois de commande. La première permet de générer une trajectoire à partir de deux positions d'un véhicule reconstruitres dans l'espace de la scène. La seconde est déduite du formalisme de la commande référencée vision et propose un contrôle de véhicules non holonomes dans l'espace image. Le quatrième chapitre est consacré aux résultats obtenus avec le système d'aide à la conduite et propose une approche originale de la modélisation et de la correction dans l'espace image du glissement d'un robot mobile sur un terrain comportant une pente transversale. Enfin, le cinquième chapitre donne les différents travaux futurs concernant la robustesse du système d'aide à la conduite et de son application à d'autres robots mobiles.