شناسایی مدل دینامیکی یک وسیله ی زیرآبی خودگردان به کمک فیلتر کالمن توسعه یافته

در فرآیند طراحی یک وسیله زیرآبی خودگردان (auv)، معمولاً لازم است فرمان پذیری و قابلیت کنترل آن بر اساس یک مدل ریاضی، شبیه سازی شود. از آنجا که نیروها و گشتاورهای هیدرودینامیکی نقش تعیین کننده ای در دینامیک این وسایل دارند، مقادیر آنها باید با دقت مناسبی برآورد شود. برآورد دقیق ضرایب هیدرودینامیک وسیله در واقع به معنی یافتن مدل دینامیکی دقیقی از سیستم است. این ضرایب تخمین زده شده نه تنها برای آنالیز حرکت یک auv، بلکه همچنین در طراحی کنترل کننده برای سیستم هدایت آن نیز به کار می روند. در این مطالعه، ضرایب هیدرودینامیکی یک وسیله زیرآبی با به کارگیری داده های حسگرهای سرعت و موقعیت، با استفاده از مشاهده گر غیرخطی فیلتر کالمن توسعه یافته (ekf) شناسایی شده اند. یک الگوریتم برای تخمین ضرایب یک وسیله زیرآبی نمونه استفاده شده است. مدلی غیرخطی با حرکت شش درجه آزادی که دارای نویز در اندازه گیری های حسگرها است به کار گرفته می شود. با در نظر گرفتن شکلی مناسب برای ماتریس های کواریانس نویز مدل و نویز اندازه گیری، دقت و سرعت همگرایی نتایج به مقادیر واقعی بهبود یافته اند. ضرایب هیدرودینامیکی به عنوان متغیرهای حالت مکمل در نظر گرفته شده اند و مانند دیگر متغیرهای حالت مثل سرعت و جابجایی، در طول مسیر حرکت به صورتی بهینه تخمین زده شده اند. به منظور بررسی کارآیی روش پیشنهادی، ضرایب هیدرودینامیکی شناسایی شده توسط فیلتر کالمن توسعه یافته، برای شبیه سازی حرکت زیرآبی تحت ورودی های مشخص مورد استفاده قرار می گیرند. مقایسه بین خروجی های مدل شناسایی شده و خروجی های مدل واقعی، تطابق نسبتاً خوبی را نشان می دهد. نتایج نشان می دهد که روش شناسایی ارائه شده با مرتفع نمودن محدودیت های روش های پیشین، می تواند به عنوان ابزاری کم هزینه برای تعیین ضرایب هیدرودینامیکی بر اساس آزمایشات عملی، به کار گرفته شود.