مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارائه یک ربات خودکار زیرسطحی و طراحی کنترلر مسیر آن به منظور بازرسی بدنه کشتی‌

نویسندگان
عضو هیاُت علمی گروه مکانیک، دانشگاه حکیم سبزواری
چکیده
در این مقاله یک ربات هوشمند زیرسطحی برای بازرسی قسمت آبخور بدنه کشتی‌ها ارئه شده است. انجام این گونه عملیات تنها با استفاده از رباتی که دارای قابلیت‌ مانور بالا، قابلیت هاورینگ و کنترل‌پذیری بالا باشد به درستی امکان‌پذیر بوده و باعث افزایش دقت و سرعت در انجام کار، کاهش هزینه‌ها و خطر بکارگیری نیروی انسانی می‌شود. در ربات ارائه شده، تعداد، موقعیت و جهت تراستر ها با توجه به کاربرد مورد نظر بهینه‌سازی شده است تا بهترین ترکیب، از نظر مصرف انرژی و پیچیدگی کنترلر بدست آید و مانورپذیری مطلوب ربات برای بازرسی تامین شود. از 6 درجه آزادی فقط حرکت در جهت زاویه رول مقید شده است. کنترلر پیشنهادی در این مقاله روی مدل دینامیکی خطی سازی شده طراحی و پیاده سازی شده و سپس، به مدل دینامیکی غیر خطی اعمال و اعتبار سنجی انجام شده است، کنترلر پیشنهادی دارای 3 حلقه می‌باشد، یک حلقه برای کنترل مسیر در صفحه‌ی عمودی، دیگری برای کنترل مسیر در صفحه‌ی افقی می‌باشد که هر دو در فضای حالت طراحی شده‌اند و از یک کنترلر ‌PID برای کنترل سرعت رو به جلوی ربات استفاده شده است. میزان مقاوم بودن کنترلر به جریان‌های آبی که باعث اعمال نیروهای ناگهانی به ربات می‌شود و همچنین میزان عدم قطعیت ضرایب هیدرودینامیک مورد بررسی قرار گرفت. طراحی کنترلر فیدبک حالت که یکی از روش‌های کنترل مدرن می‌باشد به علت مناسب بودن برای سیستم‌های غیر خطی و قابلیت کنترل سیستم‌های چند ورودی چند خروجی و همچنین پیاده‌سازی آسان نسبت به دیگر کنترلر‌ها از محبوبیت بالایی برخوردار می‌باشند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Representation of an Autonomous Underwater Vehicle and Trajectory Controller design for in-water ship hull inspection

نویسندگان English

Faryar Shamshiri Amirkolaii
Reza Hasanzadeh Ghasemi
Assistant Professor, Mechanical Engineering, Hakim Sabzevari University, Sabzevar
چکیده English

This paper presents a trajectory controller for a Hovering type Autonomous Underwater (HAUV) Vehicle to meet the demands of in-water ship hull inspection. Accomplishing this task can just be done by a vehicle that has all special requirements like high maneuverability, precise controllability and especially Hovering Capability, utility of such vehicle causes increasing precision, saving more time and money and less health hazard of divers. Thrusters' configuration in terms of number of the thrusters, position and the thrust direction of each thruster is presented to provide the most suitable formation in terms of less energy consuming, reducing complexity of control strategies and control the most degrees of freedom. In this paper, roll degree of freedom is just constrained. The controller is demonstrated, was designed upon the linearized dynamic model and then applied to the non-linear model to validate the controller's practicality. This controller consist of 3 different loops, one for horizontal plane another for the vertical plane, both where designed in state space and the last one is a PID controller which is developed to control the forward speed. In the next step, the robustness of the controller is investigated in the presence of underwater disturbance and uncertainty of the hydrodynamic coefficients. State feedback controllers have the advantages such as being suitable for non-linear models, useful for MIMO system and simplicity in application development.

کلیدواژه‌ها English

HAUV
Ship Hull Inspection
State feedback controller