論文の概要: Parameter-Dependent LMI Synthesis for Semi-Global Differential ISS Trajectory Tracking of Nonholonomic Mobile Robots Under Multiplicative Wheel Slip

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.08049v1
• Date: Sat, 08 Aug 2026 10:27:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-11 19:16:36.623381
• Title: Parameter-Dependent LMI Synthesis for Semi-Global Differential ISS Trajectory Tracking of Nonholonomic Mobile Robots Under Multiplicative Wheel Slip
• Title（参考訳）: 非ホロノミック移動ロボットの多輪スリップによる半グローバル微分ISS軌道追跡のためのパラメータ依存LMI合成
• Authors: Mohammad Sabouri,
• Abstract要約: 本稿では,非ホロノミック移動ロボットの軌道追跡のためのパラメータ依存線形行列不等式(LMI)フレームワークを提案する。 セミグロバル差動入力-状態安定性、所定の指数減衰率、局所極配置、アクチュエータ限定動作のためのゲインバウンドフィードバックプロキシを同時に確立する。 100人以上のモンテカルロが提案した制御器を実行し、認定封筒内の完全な軌道包摂を達成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: This paper presents a parameter-dependent linear matrix inequality (LMI) framework for trajectory tracking of nonholonomic mobile robots subject to severe multiplicative wheel slip on variable-terrain surfaces. The sampled convex formulation, augmented with grid-to-continuum residual certification, simultaneously establishes semi-global differential input-to-state stability, a prescribed exponential decay rate, regional pole placement, and a gain-bounded feedback proxy for actuator-limited operation. A central contribution is an explicit upper bound on the additive disturbance induced by bounded multiplicative slip in the Kanayama error coordinates, bridging the physical slip mechanism and the convex synthesis paradigm. The auxiliary gain matrix and inverse storage metric are parameterized affinely in the reference velocities, while the storage metric inherits nonlinear dependence through pointwise matrix inversion. Stability is established via a cascade analysis combining variational contraction, forward invariance, slip-induced disturbance bounds, and dissipation-based trajectory reconstruction. Numerical validation compares three controllers across six reference trajectories, six disturbance classes, and a 60-second variable-terrain test featuring six severe slip patches with bidirectional slip ratios reaching +/-50%, replicated on two geometries. Supplementary studies address Gaussian sensor noise, compound stress-testing, and embedded-platform computational feasibility. Across 100 Monte-Carlo runs the proposed controller achieves complete trajectory containment within the certified envelope. On the variable-terrain scenario, peak tracking error is reduced by 12% against the fixed-gain LMI baseline and 49% against the manual baseline, with the constant-gain baseline infeasible at the prescribed decay rate.
• Abstract（参考訳）: 本稿では, パラメータ依存線形行列不等式(LMI)フレームワークを用いて, 非ホロノミック移動ロボットの可変面上での重度乗算車輪すべりの軌跡追跡を行う。 本発明のサンプル凸定式化は, グリッド・ツー・コンチニュウム残差認証を付加し, セミグロバル差動入力・状態安定性, 所定の指数減衰率, 局所極配置, アクチュエータ限定動作のためのゲインバウンドフィードバックプロキシを同時に確立する。 中心的寄与は、金山誤差座標における有界乗算スリップによって引き起こされる加法的乱れの明示的な上界であり、物理的すべり機構と凸合成パラダイムをブリッジする。 補助利得行列と逆記憶測度は基準速度でパラメータ化され、記憶測度はポイントワイズ行列逆転によって非線形依存を継承する。 安定性は、変分収縮、前方不変性、すべり誘起障害境界、散逸に基づく軌道再構成を組み合わせたカスケード解析によって確立される。 数値検証では、6つの基準軌道上の3つのコントローラと6つの外乱クラス、60秒の可変テランの試験を比較し、二方向スリップ比が+/-50%に達する6つの厳密なスリップパッチを2つの測地で再現した。 補助的な研究は、ガウスセンサノイズ、複合応力試験、組込みプラットフォーム計算の実現性に対処する。 100人以上のモンテカルロが提案した制御器を実行し、認定封筒内の完全な軌道包摂を達成する。 可変テランのシナリオでは、固定ゲインLMIベースラインに対してピークトラッキング誤差が12%減少し、手動ベースラインに対して49%減少し、所定の減衰速度で一定ゲインベースラインが実現不可能となる。

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