طراحی سیستم کنترل مقاوم وفقی برای شناور زیر سطحی خودگردان

منابع و صنایع دریایی نقش و تاثطر مهمی در زندگی انسان ها دارند. به همین علت مطالعه و بررسی بسیاری از مسائل مهندسی، زیست شناسی، تجاری و نظامی مرتبط با دریا، همواره مورد توجه محققان بوده است. امروزه استفاده از وسایل خود گردان زیر سطحی(auv)، در سطح وسطع و در کاربردهای مختلفی همچون جستجو و گشت زنی، جمع آوری اطلاعات (تجسس)، مین یابی، تهیه نقشه های استراتژیک از منطقه عملیاتی، جنگ زیردریایی ها و انجام عملیاتی نظیر مین گذاری مورد توجه مراکز مختلف پژوهشی، نظامی و صنعتی قرار گرفته است. یکی از بخش ها و مراحل اجتناب ناپذیر در طراحی هر وسیله خودکار، طراحی کنترل کننده برای آن وسیـله می باشد. در این میان طراحی کنترل کننده برای ربات های زیر آبی و مخصوصا auvها از ظرافت و پیچیدگی زیادی برخوردار است. عوامل اصلی که موجب دشواری طراحی کنترل کننده برای این گونه ربات ها شده است عبارتند از: غیر خطی بودن معادلات وسیله، وجود نامعینی ها که شامل دینامیک های مدل نشده و نامعینی در ضرایب هیدرودینامیکی می باشد، رفتار دینامیکی متغیر با زمان وسیله، وجود نیروهای مزاحم مانند جریان های زیر آبی و نیروی کابل برای rov ها، تغییر مراکز ثقل و شناوری وسیله به واسطه حرکت بازو و وجود نویزهای اندازه گیری می باشند. طبق بررسی های صورت گرفته پیرامون روش های کنترلی گوناگون بر روی شناورهای زیر سطحی خودگردان و نیز طبق تعاریفی که برای دینامیک این گونه وسایل ارائه شده است، در این پژوهش هدف ارائه یک سیستم کنترل جدید برای شناورهای زیر سطحی خودگردان می باشد. این سیستم ترکیبی از دو مکانیزم تخمین گر اغتشاشات و دیگری سیستم کنترل وفقی غیر مبتنی بر بردار رگرسور می باشد. در واقع وظیفه مکانیزم مربوط به تخمین گر اغتشاشات، حذف اثرات ناشی از اغتشاشات خارجی وارد بر شناور و نیز ارائه خطای مدل می باشد. در حالی که وظیفه سیستم کنترل وفقی غیر مبتنی بر بردار رگرسور دریافت خطای تخمین اغتشاشی و نزدیک کردن عملکرد سیستم کنترلی به حالت مطلوب خود می باشد. برای این منظور در این پایان نامه ابتدا به مدل دینامیکی شناور پرداخته شده سپس سیستم کنترلی مطلوب بررسی شده و پایداری آن از طریق تابع لیاپانوف به اثبات رسیده است. در این راستا شبیه سازی های صورت گرفته در این پژوهش شامل دو بخش می باشد. در بخش اول که مربوط به کنترل حرکت شناور زیر سطحی در صفحه شیرجه زنی می باشد، کنترل حرکت شناور به واسطه سیستم کنترل وفقی و نیز روش ارائه شده در این پژوهش صورت گرفته و میزان اعتبار نتایج این روش در مقایسه با نتایج سیستم کنترل وفقی مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش دوم، شبیه سازی ها با استفاده از روش ارائه شده در این پژوهش و به منظور کنترل کامل حرکت شناور زیر سطحی صورت گرفته است. در پایان باید اظهار داشت که مهم ترین ویژگی این سیستم کنترلی با توجه به نتایج شبیه سازی های به دست آمده، عملکرد مقاوم آن در برابر اغتشاشات خارجی، نویز ناشی از سنسورها و نیز تغییرات مربوط به پارامترهای مدل نامی می باشد.