کنترل تطبیقی غیرمستقیم شناورهای زیرسطحی خودگردان

بیش از 70 درصد از سطح زمین را دریاها و اقیانوس ها پوشش داده اند که از منابع عظیم و ارزشمند کره زمین محسوب می شوند. دریاها نقش بارزی در مسائل استراتژیک، دفاعی، سیاسی، اقتصادی، نظامی و توسعه ای کشور ایفا می کنند. با توجه به مشکلات و هزینه ی بالای فعالیت و تحقیق در زیردریا استفاده از ربات های زیرآبی می تواند راه گشای این بخش باشد. از میان ربات های زیرآبی شناورهای زیرسطحی خودگردان (auvs) بیش از سایر وسایل زیرسطحی مورد توجه قرار گرفته اند. امروزه از این شناورها در کاربردهای مختلف تجاری، نظامی، علمی و تحقیقاتی استفاده می شود. دینامیک غیرخطی، نامعینی های ساختاری و غیرساختاری و وابسته بودن پارامترهای مدل به سرعت شناور از یک طرف و وجود اغتشاشات خارجی نظیر جریان های زیرآبی از طرف دیگر، چالش هایی را برای کنترل این وسایل زیرسطحی ایجاد کرده است. از این رو با استفاده از یک سیستم کنترل تطبیقی که نسبت به اغتشاشات خارجی مقاوم باشد می توان بر اکثر این مشکلات فایق آمد. در این پایان نامه، پس از تعیین مدل ریاضی یک نمونه شناور زیرسطحی خودگردان، دو سیستم کنترلی برای این شناور پیشنهاد می شود. در بخش اول یک کنترل کننده تطبیقی مقاوم برای کنترل 6 درجه آزادی شناور زیرسطحی ارائه می گردد که با دو قانون تخمین متفاوت پارامترهای سیستم و کران اغتشاشات وارد بر شناور را تخمین می زند و در قانون کنترل از آن ها استفاده می کند. با توجه به این که معمولاً در شناورهای زیرسطحی، سرعت های خطی وسیله در دسترس نیست از تخمین این سرعت ها که با استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافته (ekf) به دست آمده اند در قانون کنترل استفاده می شود. در این پایان نامه، فیلتر کالمن توسعه یافته را با انجام تقریب هایی بر روی دینامیک ساده شده ی شناور پیاده سازی می کنیم. در بخش دوم با مجزا کردن دینامیک وسیله در دو صفحه افقی و قائم، یک سیستم کنترل تطبیقی مقاوم جدید برای کنترل سمت و عمق شناور پیشنهاد می گردد. از آن جایی که رول کردن شناور مانع از مجزا شدن دینامیک وسیله در دو صفحه افقی و قائم است در این بخش با استفاده از یک سری تبدیل تشابهی اثر رول شناور خنثی می شود. در ادامه پایداری هر دو سیستم کنترلی توسط تابع لیاپانف و لم باربالت به اثبات می رسد. در نهایت هر دو سیستم کنترلی بر روی مدل 6 درجه آزادی شناور زیرسطحی خودگردان شبیه سازی می گرددکه نتایج نشان دهنده ی عملکرد مقاوم کنترل کننده در برابر نویزهای اندازه گیری، اغتشاشات خارجی و نامعینی های مدل می باشد.