In dieser Diplomarbeit geht es darum Grundprinzipien der Regelung des nichtlinearen kinematischen Modells einer zweiachsigen mobilen Plattform mit ungelenkten Rädern an der Hinterachse und gelenkten Rädern an der Vorderachse (PKW-Konfiguration) zu erarbeiten. Das kinematische Modell entspricht dabei dem Zusammenhang von Minimalgrössen und Minimalgeschwindigkeiten der sich unter Berücksichtigung der nichtholonomen Bindungen an den Rädern ergibt. Die beiden Räder der Vorderachse können dabei zu einem virtuellen mittleren Vorderrad zusammengefaßt werden. Besonderes Augenmerk soll auf die Theorie der sogenannten flachheitsbasierten Steuerung/Regelung gelegt werden..
Ein Trajaktorienplaner kann Verläufe für Lenkwinkel und Fahrgeschwindigkeit (eine Steuerung) errechnen, die den Roboter an sein Ziel bringen sollen. Das kinetische Modell (die Bewegungsgleichung mit Massen und Trägheiten) bzw. der reale mobile Roboter entsprechen aufgrund endlicher Anstiegszeiten der unterlagerten Regelkreise für Lenkwinkel und Fahrgeschwindigkeit sowie nicht modellierter Effekte (Reibung, Spiel,...) nicht exakt dem kinematischen Modell. Das macht eine Trajektorienfolgeregelung unbedingt erforderlich..
Mit verschiedenen Varianten der Zustandsrückführung kann nun das kinematische Modell (exakt) linearisiert werden. Auf das linearisierte Modell können verschiedene lineare Regelungsprinzipien angewandt werden. Im Fall der flachheitsbasierten Regelung wird beispielsweise für den Regelfehler eine Dynamik vorgegeben, die einem stabilen Oszillator entspricht. Dieser kehrt nach endlicher Zeit wieder in seine Ruhelage (Nullage) zurück. Daher werden etwaige Abweichungen von der Sollbahn ausgeregelt..
Folgt der reale Roboter erst vorgegebenen Trajektorien können diese durch übergeordnete Algorithmen und unter Berücksichtigung von externen Sensordaten so geplant werden, daß der Roboter automatisch von Zimmer zu Zimmer fährt, Hindernissen ausweicht oder beispielsweise am Strassenrand parallel einparkt. Desweiteren können diese externen Sensordaten dazu verwendet werden, sich unter Zuhilfenahme einer gespeicherten Karte neu zu orientieren, und so den vereinfacht formuliert, durch Integration verrauschter Sensordaten entstandenen Beobachtungsfehler ausgleichen..