عنوان

ردیابی مسیر برای کلاس خاصی از زیردریایی های خودکار

Number

پ۲۷۳۴۰

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

ردیابی مسیر برای کلاس خاصی از زیردریایی های خودکار

First Statement of Responsibility

پویا ناصر سرند

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی برق و کامپیوتر

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۱

Specific Material Designation and Extent of Item

۵۵ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

برق کنترل

Date of degree

۱۴۰۱/۰۶/۱۶

Text of Note

چکیده:کنترل وسایل نقلیه زیردریایی خودکار کاربردهای مختلفی در عملیات‌های زیر دریا دارد. به دلیل وجود اغتشاشات محیطی مختلف که به این وسایل نقلیه وارد می‌شود، همچنین به دلیل تعداد کمتر محرک در زیردریایی‌ها نسبت به درجات آزادی، محدودیت‌های سیستمی و برخی مسائل و مشکلات دیگر، کنترل ردیابی مسیر در زیردریایی‌ها چالش‌های زیادی را برای مهندسین کنترل به وجود آورده است. بنابراین یافتن شیوه‌های کنترلی که بتواند این مشکلات را حل کند وظایف کنترلی زیردریایی‌ها را بهبود ببخشد، ارزش بالایی دارد و دقت و کارایی عملیات مختلف دریایی را افزایش می‌دهد. یک زیردریایی خودکار در واقع یک ربات مجهز است که با سنسورهای مختلف، دوربین‌ها و ضبط کننده‌های صوتی و تصویری مختلف قابلیت‌های مختلفی را برای صنایع گوناگون فراهم می‌سازد. حذف شدن کابل‌کشی در زیردریایی‌ها، که در نمونه‌های اولیه به کار میرفت، برای کنترل آسان‌تر و نیمه-خودکار و خودکار شدن این وسایل نقلیه، این امکان را فراهم کرده است که کنترل آن‌ها از راه دور و بدون نیاز به سیم‌کشی انجام شود و بنابراین قابلیت حرکت و مانور زیردریایی‌ها نیز بسیار بیشتر شده است. در سال‌های اخیر کنترل وسایل نقلیه بدون سرنشین توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است.وسایل خودکار کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارند که ازجمله آن‌ها می‌توان به صنایع نظامی، دریایی، تحقیقاتی، امدادی و ... اشاره کرد. در حالت کلی در مواقعی که انجام بعضی از کارها، مانند کاوش در فضاهای خطرناک و غیر قابل دسترس برای انسان، سخت، غیرممکن و یا خطرناک باشد، استفاده از خودروها، هواپیماها، قایق‌ها و زیردریایی‌های بدون سرنشین راه‌حل بسیار مناسبی به شمار می‌رود. بنا بر اهمیت مسئله در این تحقیق نیز تلاش می‌شود تا یک رویکرد کنترلی برای ردیابی مسیر در زیردریایی‌های محرک کاهش‌¬ یافته ارائه شود. هدف از این رویکرد کنترلی تولید ورودی کنترلی مناسب برای ردیابی مسیر مطلوب توسط زیردریایی بدون سرنشین است. به‌عبارت‌دیگر رویکردی کنترلی ارائه خواهد شد که مسیر زیردریایی را بر یک مسیر مطلوب از پیش تعیین‌شده منطبق سازد. به دلیل این‌که ردیابی مسیر تحت تأثیر غیرخطی گری‌های مختلف در دینامیک زیردریایی و اغتشاشات نامعین خارجی قرار می‌گیرد، این عوامل تأثیرگذار باعث می‌شوند که تخمین و اندازه‌گیری‌های مختلف در زیردریایی دشوارتر شود. در این پژوهش از نقطه هند پوزیشن که برای خودروهای بدون سرنشین تعریف می‌شود، استفاده شده و با تعمیم آن به زیردریایی‌ها، با استفاده از روش فیبدک خطی ساز ورودی-خروجی سعی شده است تا زیردریایی را به‌گونه‌ای کنترل کرد که نقطه در نظر گرفته شده بر روی آن به عنوان خروجی سیستم کنترلی، بر روی مسیر مطلوب قرار بگیرد.همچنین در این تحقیق جریان دریا به‌عنوان اغتشاش خروجی برای زیردریایی در نظر گرفته است. با توجه به این که جریان دریا روند مشخصی ندارد و مدل‌سازی آن دشوار است، بنابراین نمی‌توان از مدل مشخص برای آن استفاده کرد. شناسایی مدل آن نیز به شکل برخط بسیار مشکل است، بنابراین باید کنترل‌کننده به شکلی طراحی شود که در حضور اغتشاش جریان دریا با در نظر گرفتن نامعین بودن آن، بتواند هدف کنترلی را به شکل کامل برآورده سازد. سعی خواهد شد که کنترل‌کننده طراحی‌شده توانایی مقابله با این اغتشاش را داشته باشد و بتواند باوجود فشار جریان دریا بر روی زیردریایی، نقطه خروجی زیردریایی را با دقت قابل قبولی بر روی مسیر موردنظر منطبق کند. پایداری سیستم حلقه بسته موردنظر نیز با استفاده از تئوری لیاپانوف اثبات شده و درنهایت با استفاده از شبیه‌سازی و مثال کاربردی، کارایی روش کنترلی ارائه‌شده نشان داده خواهد شد.

Text of Note

The controlling of autonomous underwater vehicles has various applications in underwater missions. Because of environmental disturbances that influence these vehicles, a low number of actuators compared to the degree of freedom in submarines, limitations related to the system, and other problems or issues, the control action of path tracking in submarines has some special challenges. Thus, suggesting control methods that could solve the mentioned problems has got great value to fulfill the assigned tasks of the submarines. Moreover, this would also increase the accuracy and efficiency of the underwater missions. An autonomous submarine is an equipped robot that has various sensors, cameras, and voice or video recorders to provide a great range of abilities for industries. Omission of the wires in submarines during the control actions, and changing the working mode of these machines to semi-autonomous and autonomous machines made their controlling action easier and remotely without having wiring problems. This also increases the capabilities of the submarines. In recent years, controlling unmanned vehicles is widely used among engineers and scientists.Autonomous vehicles have lots of applications in various fields such as military, marine, rescue, and research-based purposes. Generally, in situations that may harm human life or are impossible for humans, using unmanned vehicles such as machines, cars, planes, and crafts may be considered a better choice. According to the significance of the issue, there is an effort in this relearch to suggest a control method to track a specific path in underactuated submarines. The goal of this method is to produce a suitable control method to track the desired path by the use of an unmanned submarine. In other words, we would suggest a control method to make the path of the submarine compatible with the desired path which is predefined. Since there are numerous nonlinearities in the dynamic of the submarine, and there are uncertain external disturbances, the action of estimation and measurement of the submarines will be hard to achieve.In this research, the hand position point, which is defined for unmanned vehicles, is used to extend it for the submarines, and by the use of a control method named input-output linear feedback, we tried to control the submarine in a way that the desired output point well matches the desired trajectory.In addition, in this research, the ocean flow is considered as the external disturbance for the submarine. Since the ocean flow is not based on an exact model, and modeling this flow is extremely difficult, one cannot use a certain model for it. Online identification is also hard to build; therefore, the control procedure must be designed in the presence of the disturbance and must take into account the uncertainty to fulfill the controlling goal. In this relearch, efforts will be made on the design procedure to build a controller capable of resisting the disturbance, and it should be able to track the output of the submarine with an acceptable accuracy while there is a disturbance in the ocean flow. The stability analysis of the system is based on the Lyapunov theory to ensure that the closed-loop system is stable, and finally, the effectiveness of the algorithm would be illustrated by the use of an example.

Variant Title

Trajectory Tracking for a Class of Autonomous Underwater Vehicles

Entry Element

‏ناصر سرند،

Part of Name Other than Entry Element

‏پویا ‏

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

هاشم زاده،‏

Entry Element

سلیم،‏

Part of Name Other than Entry Element

‏‏فرزاد

Part of Name Other than Entry Element

مینا

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏تبریز