کنترل تطبیقی فازی شناور زیر سطحی خودگردان به منظور ردیابی مسیر

محورهای موضوعی : انرژی های تجدیدپذیر

سعید نخ کوب ¹ , عباس چترایی ² , خوشنام شجاعی ³

1 - کارشناس ارشد /دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد
2 - استادیار /دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد
3 - استادیار /دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد

تاریخ دریافت : 1392/04/10 تاریخ پذیرش : 1392/10/08 تاریخ انتشار : 1392/11/12

کلید واژه: کنترل تطبیقی, شناور زیر سطحی خودگردان, کنترل غیر خطی, تقریب زن فازی,

چکیده مقاله :

در این مطالعه، مساله موقعیت و ردیابی برای شناور زیر سطحی خودگردان در صفحه افقی، در شرایط حضور جریان‌های دریایی به عنوان اغتشاش مورد بحث قرار می‌گیرد. در این تحقیق، اثر تغییرات و نامعینی در پارامترها مد نظر قرار می‌گیرد. عملکرد مطلوب کنترل کننده تطبیقی با بهره ثابت با خطی سازی فیدبک و همچنین با روش کنترل تطبیقی با بهره فازی مقایسه شده است. روش کنترلی ارائه شده در شبیه سازی‌ها مورد آزمایش و بررسی قرار گرفته است. همچنین، کارآیی روش کنترلی ارائه شده با روش‌های کنترلی دیگر در برخی از تحقیقات مقایسه شده‌اند. کران دار بودن و آنالیز مشخصات همگرایی مجانبی الگوریتم کنترلی و پایداری آن با استفاده از تئوری پایداری لیاپانوف و به کمک لم باربالات اثبات و ارائه شده است.

چکیده انگلیسی:

In this paper, the problem of the position and attitude tracking of an autonomous underwater vehicle (AUV) in the horizontal plane, under the presence of ocean current disturbances is discussed. The effect of the gradual variation of the parameters is taken into account. The effectiveness of the adaptive controller is compared with a feedback linearization method and fuzzy gain control approach. The proposed strategy has been tested through simulations. Also, the performance of the propos-ed method is compared with other strategies given in some other studies. The boundedness and asymptotic converge-nce properties of the control algorithm and its semi-global stability are analytically proven using Lyapunov stability theory and Barbalat’s lemma.

منابع و مأخذ:

 

[1] E. Bovio, D. Cecchi, F. Baralli, "Autonomous underwater vehicles for scientific and naval operations", Annual Reviews in Control, 2006.

[2] T.I. Fossen, "Guidance and control of ocean vehicles", Chichester, U.K: Wiley, 1994.

[3] J. Yuh, “Design and control of autonomous underwater robots: A Survey,” Autonomous Robots, Vol. 8, pp. 7–24, 2000.

[4] T.I. Fossen, "Marine control systems", Marine Cybernetics, Norway, 2002.

[5] A.I. Field, D. Cherchas, S. Calisal, "Optimal control of an autonomous underwater vehicle", World Automatic Congress, Hawaii, USA, 2000.

[6] E. Castro, G.M. Molen, "Submarine H∞ depth control under wave disturbances", IEEE Trans. Control Sys. Tech., Vol. 3, pp. 338-346, 1995.

[7] L. Lapierre, "Robust diving control of an AUV", Ocean Engineering, Vol. 36, pp. 92-104, 2009.

[8] S.S. You, T.W. Lim, S.K. Jeong, "General path-following manoeuvres for an underwater vehicle using robust control synthesis", Proc. IMechE, Part I: J. Systems and Control Engineering, Vol. 224, No. 8, pp. 960-969, 2010.

[9] C. Tong, XU Shi-jie, "Approach guidance with double-line-of sight measuring navigation constraint for autonomous rendezvous", [J]. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, pp. 678−687, 2011.

[10] Radhakrishnan k,Unnikrishnana ,Balakrishan K G. Bearing, "Only tracking of maneuvering targets using a single coordinated turn model", Int. Jou. of Com. Appl., pp.25−33, 2010.

[11] J.S. Wang, C.S.G. Lee, "Self-adaptive recurrent neuro-fuzzy control of an autonomous underwater vehicle", IEEE Trans. Robotics and Automation, Vol. 19, pp. 283-295, 2003.

[12] H. Mahesh, J. Yuh, R. Lakshmi, "A coordinated control of an underwater vehicle and robotic manipulator", Jou. of Robotic Sys., Vol. 8, pp. 339-370, 1991.

[13] G. Antonelli, "Underwater robots, motion and force control of vehicle-manipulator systems", Springer-Verlag, Berlin; 2003.

[14] S.M. Zanoli, G. Conte, "Remotely operated vehicle depth control", Control Engineering Practice, Vol. 11, Issue 4, pp.453-459, April 2003.

[15] P.A. DeBitetto, "Fuzzy logic for depth control of unmanned undersea vehicles", Proceedings IEE of AUV Symposium, pp.233–24, 1994.

[16] R. Sutton, P.J. Craven, "The ANFIS approach applied to AUV autopilot design", Neural Comput & Applic, Vol. 7, pp. 131-140, 1998.

[17] P. Haghi, M. Naraghi, S.A. Sadough Vanini, "Adaptive position and attitude tracking of an AUV in the presence of ocean current disturbances", IEEE/ICCA., pp. 741-746, 2007.

[18] L.X. Wang, "Stable adaptive fuzzy control of nonlinear systems", IEEE Trans. on Fuzzy Sys., Vol. 1, pp. 146-155, 1993

[19] T.I. Fossen, "Guidance and control of ocean vehicles", John Wiley &Sons Ltd., New York; 1994.

[20] K.R. Goheen, E.R. Jefferys, "Multivariable Self-tuning autopilots for autonomous and remotely operated underwater vehicles", IEEE Jou. Oceanic Engr., Vol. 15, No. 3, pp.144-151, 1990.

[21] SNAME, The Society of Naval Architects and Marine Engineers, Nomenclature for Treating the Motion of a Submerged Body Through a Fluid. Technical and Research Bulletin No. 1-5, 1950.

[22] J. Yuh, "Underwater Robotic Vehilces: Design and Control", TSI Press, 1995.

[23] J.J.E. Slotine, W. Li, Applied Nonlinear Control, prentice-Hall, 1991.