مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی سیستم کنترل مبتنی بر بازخورد موقعیت و تخمین اختلال در تثبیت موقعیت دینامیکی شناورهای دریایی.

نویسندگان
1 مربی و دانشجوی دکترا / دانشگاه صنعتی اصفهان
2 هیات علمی / دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
در این مقاله یک روش جدید طراحی سیستم کنترل مبتنی بر بازخورد سیگنال موقعیت و مشاهده‌گر اختلال برای تثبیت موقعیت دینامیکی شناور‌های دریایی ارائه شده‌است. این سیستم از یک کنترل‌کننده در مسیر مستقیم و یک فیلتر-مشاهده‌گر پیشنهادی در مسیر بازخورد تشکیل شده‌است. ساختار فیلتر-مشاهده‌گر ترکیبی از یک فیلتر شکافدار اصلاح‌شده و یک مشاهده‌گر غیرخطی ‌بوده که به صورت سری به هم متصل شده‌اند. وظیفه فیلتر، تخمین حرکت فرکانس پایین و حذف حرکت فرکانس موج شناور با استفاده از سیگنال موقعیت است. اختلال فرکانس پایین و سرعت شناور توسط مشاهده‌گر غیرخطی و با استفاده از حرکت فرکانس پایین شناور تخمین‌زده می‌شود. مستقل بودن فیلتر از مشاهده‌گر باعث افزایش کیفیت و دقت در تخمین حرکت فرکانس پایین، اختلال و سرعت شناور می‌شود که به نوبه خود باعث افزایش کیفیت عملکرد سیستم کنترل می‌گردد. علاوه بر این، فیلترینگ و تخمین حرکت فرکانس پایین مستقل از مدل‌های شناور و اختلال فرکانس پایین بوده و لذا نسبت به نامعینی‌های مدل مقاوم است. در شبیه‌سازی عددی، اهمیت و تاثیر فیلترینگ موج و تخمین اختلال فرکانس پایین بر کاهش نوسانات سیگنال کنترل بررسی می‌شود که از نقطه نظر کاهش سایش و خرابی محرک‌ها، کاهش مصرف سوخت و مقاوم شدن سیستم کنترل در مقابل اختلال‌های محیطی بر روی یک شناور سطحی اهمیت دارد. علاوه بر این، عملکرد سیستم کنترل پیشنهادی با عملکرد روش متداول مقایسه شده و صحت و برتری عملکرد آن نشان‌داده می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Control System Design Based on Position Feedback and Disturbance Estimation in Dynamic Positioning of Marine Vessels

نویسندگان English

Mehdi Loueipour 1
Mehdi Keshmiri 2
Mohsen Mojiri 2
Mohammad Danesh
1 PhD Student / Isfahan University of Technology
2 Faculty / Isfahan University of Technology
چکیده English

This paper presents a new approch in the design of output feedback control system based on disturbance observer for dynamic positioning vessels. The proposed control system includes a controller and a structure of a modified notch filter and a nonlinear observer. The filter is used for estimating low-frequency motions and removing the wave-frequency motions by using vessel position mesurement. The low-frequency disturbances and vessel-velocites are estimated in nonliner observer using the low-frequency vessel motion. In this structre, wave filtering and low-frequency motion estimation are independent from the estimation of low-frequency disturbances and vessel velocities. It causes to incease the accuracy of filtering and estimation which results in desirable performance of control system. Also, filtering is independent of the vessel and low frequency disturbances models, and therefore it is not affected by modeling uncertainty. The effect of wave filtering and low-frequency disturbances estimation in DP control system from the point of reducing control signal flactutions were evaluated with numerical simulation. This is important in view of reduction of wear and tear in propaltion system and fuel consumption in a surface vessel. Futhermore, simulation results show that the proposed method has better performances in comparision with conventional method.

کلیدواژه‌ها English

Output feedback control
Dynamic positioning
Wave filtering
State Estimation
Marine