آدرس ایمیل خود را وارد نمایید
ثبت
پیام خود را بنویسید
دوره 19، شماره 38 - ( 2-1402 )
جلد 19 شماره 38 صفحات 167-155 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
hasanvand A, Seif M S. Designing the way point tracking intelligent system for displacement vessels with considering nonlinear dynamics. Marine Engineering 2023; 19 (38) :155-167
URL: http://marine-eng.ir/article-1-1013-fa.html
URL: http://marine-eng.ir/article-1-1013-fa.html
حسنوند علی، سیف محمد سعید. طراحی سامانه هوشمند تعقیب مسیر برای شناورهای جابه جایی با در نظر گرفتن دینامیک غیرخطی. مهندسی دریا. 1402; 19 (38) :155-167
علی حسنوند*1 
، محمد سعید سیف1
، محمد سعید سیف1
1- دانشگاه صنعتی شریف
چکیده: (1122 مشاهده)
امروزه محققین به دنبال ارائه راهکارهایی برای هوشمندسازی و حذف نیروی انسانی برای کاهش میزان خطا و هزینه های سفرهای دریایی هستند. هدف از این مطالعه طراحی سیستم هوشمند برای یک مدل شناور نفتکش، به منظور تعقیب موقعیت ها و حالت متناسب است. باتوجه به ماهیت غیرخطی دینامیک شناورهای جابه جایی، در این پژوهش به بررسی رفتار سیستم در حالت غیرخطی با در نظر گرفتن کنترلر پرداخته شده است. از روش کنترل PID و مود لغزشی (SMC) برای کنترل عملگرهای شناور استفاده شده است. برای بررسی عملکرد کنترلر طراحی شده، ماموریتهای مختلفی ازجمله کنترل سرعت و زوایای حرکت، تعقیب مسیر، تعقیب نقاط تعریف شده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان میدهد که در حالت تعقیب مسیر چنانچه سرعت شناور قابل توجه نباشد، میتوان عملکرد متناسبی از سیستم هوشمند انتظار داشت. کنترل مود لغزشی که کنترلی غیر خطی است در کنترل زاویه سکان و مسیر عملکرد بهتری با نوسانات مطلوبی از خود نشان میدهد. اما کنترل خطی PID در زمینه کنترل سرعت پیشروی، عملکرد بهتری از خود نشان میدهد اما در کنترل جهتگیری شناور عملکرد ناپایدارتری نسبت به کنترل مود لغزشی دارد.
فهرست منابع
1. [1] Yuh, J. , Marani, G. , & Blidberg, D. R. (2011). Applications of marine robotic vehicles. Intelligent Service Robotics, 4 (4), 221-231. [DOI:10.1007/s11370-011-0096-5]
2. [2] Abril, J. , Salom, J. , & Calvo, O. (1997). Fuzzy control of a sailboat. International Journal of Approximate Reasoning, 16 (3), 359-375 . [DOI:10.1016/S0888-613X(96)00132-6]
3. [3] Almeida, J., Silvestre, C., & Pascoal, A. (2010). Cooperative control of multiple surface vessels in the presence of ocean currents and parametric model uncertainty. International Journal of Robust and Nonlinear Control, 20 (14), 1549-1565. [DOI:10.1002/rnc.1526]
4. [4] Annamalai, A., & Motwani, A. (2013). A comparison between LQG and MPC autopi- lots for inclusion in a navigation, guidance and control system. MIDAS technical report: MIDAS.SMSE.2013.TR.00. MIDAS.
5. [5] Chen, M., Ge, S. S. , How, B. V. E. , & Choo, Y. S. (2013). Robust adaptive position moor- ing control for marine vessels. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 21 (2), 395-409. [DOI:10.1109/TCST.2012.2183676]
6. [6] Fossen, T. I., & Strand, J. P. (1999). Passive nonlinear observer design for ships us- ing lyapunov methods: Full-scale experiments with a supply vessel. Automatica, 35 (1), 3-16. [DOI:10.1016/S0005-1098(98)00121-6]
7. [7] Gal, O. (2011a). Automatic obstacle detection for USVs navigation using vision sen- sors. In Robotic sailing (pp. 127-140). Berlin, Heidelberg: Springer. [DOI:10.1007/978-3-642-22836-0_9]
8. [8] He, W., Ge, S. S., How, B. V. E., & Choo, Y. S. (2014). Dynamics and control of me- chanical systems in offshore engineering. London: Springer. [DOI:10.1007/978-1-4471-5337-5]
9. [9] Johansen, T. A. (2013). Fuel optimal thrust allocation in dynamic positioning. Control Applications in Marine Systems, 9 (1), 43-48. [DOI:10.3182/20130918-4-JP-3022.00032]
10. [10] Martins, A., Ferreira, H., Almeida, C. , Silva, H. , Almeida, J. M. , & Silva, E. (2007a). ROAZ and ROAZ II autonomous surface vehicle design and implementation. In Proceedings of international lifesaving congress.
11. [11] Pascoal, A., Silvestre, C., & Oliveira, P. (2006). Vehicle and mission control of single and multiple autonomous marine robots. IEE Control Engineering Series, 69, 353. [DOI:10.1049/PBCE069E_ch17]
12. [12] Pastore, T., & Djapic, V. (2010). Improving autonomy and control of autonomous sur- face vehicles in port protection and mine countermeasure scenarios. Journal of Field Robotics, 27 (6), 903-914. [DOI:10.1002/rob.20353]
13. [13] Yu, Z., Bao, X., & Nonami, K. (2008). Course keeping control of an autonomous boat using low cost sensors. Journal of System Design and Dynamics, 2 (1), 389-400. [DOI:10.1299/jsdd.2.389]
14. [14] Sperry, E. 1922. Directional Stability of Automatically Steered Bodies. Journal of the American Society of Naval Engineers, Vol. 42, No. 2.
15. [15] Lee, S.D., Yu, C.H., Hsiu, K.Y., Hsieh, Y.F., Tzeng, C.Y. and Kehr, Y.Z. 2010. Design and experiment of a small boat track-keeping autopilot. Ocean Engineering, Vol. 37, pp. 208-217. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2009.11.005]
16. [16] Roberts, G.N., et al. 1997. Robust Control Methodology applied to the design of a combined steering/stabiliser system for warships. IEE Proceedings of Control Theory Application, Vol. 144, No. 2, pp. 128-136. [DOI:10.1049/ip-cta:19970999]
17. [17] Yasukawa, H. and Yoshimura, Y., 2015. Introduction of MMG standard method for ship maneuvering predictions. Journal of Marine Science and Technology, 20(1), pp.37-52. [DOI:10.1007/s00773-014-0293-y]
18. [18] Kørte, S.Ø., Guidance & control strategies for uuvs. 2011, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet.
19. [19] Li, Z., & Sun, J. (2012). Disturbance compensating model predictive control with ap- plication to ship heading control. IEEE Transactions on Control Systems Technol- ogy, 20 (1), 257-265. [DOI:10.1109/TCST.2011.2106212]
20. [20] Guerreiro, B. J., Silvestre, C., Cunha, R., & Pascoal, A. (2013). Trajectorytracking non- linear model predictive control for autonomous surface craft. In Proceedings of IEEE European control conference (pp. 3006-3011). [DOI:10.23919/ECC.2013.6669482]
21. [21] Annamalai, A. S. K., Sutton, R., Yang, C., Culverhouse, P., & Sharma, S. (2014a). Inno- vative adaptive autopilot design for uninhabited surface vehicles. In Proceedings of IET Irish signals & systems conference and China-Ireland international confer- ence on information and communications technologies (pp. 158-163).
22. [22] Sharma, S. K., & Sutton, R. (2013). A genetic algorithm based nonlinear guidance and control system for an uninhabited surface vehicle. Journal of Marine Engineering and Technology, 12 (2), 29-40.
23. [23] Feemster, M. G., & Esposito, J. M. (2011). Comprehensive framework for tracking control and thrust allocation for a highly overactuated autonomous surface ves- sel. Journal of Field Robotics, 28 (1), 80-100. [DOI:10.1002/rob.20369]
24. [24] Svec, P., Thakur, A., Raboin, E. , Shah, B. C. , & Gupta, S. K. (2014b). Target follow- ing with motion prediction for unmanned surface vehicle operating in cluttered environments. Autonomous Robots, 36 (4), 383-405. [DOI:10.1007/s10514-013-9370-z]
25. [25] Wondergem, M., Lefeber, E., Pettersen, K. Y., & Nijmeijer, H. (2011). Output feed- back tracking of ships. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 19 (2), 4 42-4 48. [DOI:10.1109/TCST.2010.2045654]
26. [26] Ashrafiuon, H., Muske, K. R., McNinch, L. C., & Soltan, R. A. (2008). Sliding-mode tracking control of surface vessels. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 55 (11), 4004-4012. [DOI:10.1109/TIE.2008.2005933]
27. [27] Majohr, J., & Buch, T. (2006). Modelling, simulation and control of an autonomous surface marine vehicle for surveying applications measuring dolphin MESSIN. IEE Control Engineering Series, 69, 329-352. [DOI:10.1049/PBCE069E_ch16]
28. [28] Sharma, S. K., & Sutton, R. (2012). Modelling the yaw dynamics of an uninhabited surface vehicle for navigation and control systems design. Journal of Marine En- gineering and Technology, 11 (3), 9-20.
29. [29] Breivik, M., Hovstein, V. E., & Fossen, T. I. (2008). Straight-line target tracking for unmanned surface vehicles. Modeling, Identification and Control, 29 (4), 131-149. [DOI:10.4173/mic.2008.4.2]
30. [30] Sonnenburg, C. R., & Woolsey, C. A. (2013). Modeling, identification, and control of an unmanned surface vehicle. Journal of Field Robotics, 30 (3), 371-398. [DOI:10.1002/rob.21452]
31. [31] Fossen, T.I., 2002. Marine control systems-guidance. navigation, and control of ships, rigs and underwater vehicles. Marine Cybernetics, Trondheim, Norway, Org. Number NO 985 195 005 MVA, www. marinecybernetics. com, ISBN: 82 92356 00 2.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
International Journal of Maritime Technology is licensed under a
Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.