Studio di tecniche distribuite di controllo predittivo stocastico per l'inseguimento di segnali di riferimento e applicazione al coordinamento di robot mobili

In the recent years, research on Model Predictive Control is increasing rapidly. Innovative methodologies are emerging that guarantee robustness properties with respect to disturbances of various types acting on the system. Many of these techniques, which assume that disturbances are bounded, are very conservative and are characterized by high computational complexity. Also, technological innovation is leading to the development of increasingly large and complex plants. In this field, the research is moving towards distributed methodologies, capable of controlling each component of a large scale system separately, and of managing interactions. This Thesis discusses a control scheme able to manage systems affected by stochastic additive disturbances. First, focus is given to description of a centralized algorithm for regulation in case of system subject to a stochastic disturbance. The solution is then extended both to the case of tracking reference signals and to the distributed framework. In particular, we consider the case of independent systems, coupled through constraints. The proposed approach is applied to an experimental set-up, including a small fleet of unicycle robots to be coordinated.

La ricerca nell'ambito del controllo predittivo è negli ultimi anni in forte sviluppo. In primo luogo si stanno affermando metodologie innovative che garantiscono proprietà di robustezza rispetto a disturbi, di varia natura, agenti sul sistema. Molte di queste tecniche che, per poter garantire le proprietà ricercate, presuppongono che i disturbi agenti siano limitati, risultano molto conservative e sono caratterizzate da complessità computazionali elevate. D'altra parte, lo sviluppo tecnologico di quest'ultimo periodo sta portando alla costruzione di impianti sempre più grandi e complessi. In questo ambito, la ricerca relativa a innovative tecniche di controllo si sta orientando verso metodologie di tipo distribuito che permettono di controllare in modo separato ogni componente del sistema a larga scala e di gestirne una eventuale cooperazione. In questa Tesi si propone uno schema di controllo in grado di gestire sistemi affetti da disturbi stocastici additivi. In particolare, dapprima sarà descritto un algoritmo di tipo centralizzato per la regolazione dello stato di un sistema soggetto a un disturbo stocastico. Dopodiché tale soluzione verrà estesa ad un caso di inseguimento di segnali di riferimento. Inoltre, si propone una implementazione di tipo distribuito per controllare sistemi indipendenti tra loro ma connessi tramite vincoli di accoppiamento. Lo schema ottenuto sarà, infine, applicato ad un impianto sperimentale, e in particolare al coordinamento di una piccola flotta di robot mobili di tipo uniciclo.