طراحی کنترل‌کننده‌های غیرخطی زمان-محدود مقاوم برای زیردریایی شش درجه آزادی به منظور ردیابی مسیر

در این مقاله، ابتدا معادلات سینماتیکی و دینامیکی توصیف‌کننده‌ی مدل حرکت و مانور زیردریایی شش درجه آزادی ارائه می‌شوند. در ادامه، با تعمیم روش کنترل مد لغزشی ترمینال غیرتکین، سه دسته‌ی مجزا از ورودی‌های کنترلی برای زیردریایی شش درجه آزادی دارای نامعینی (شامل نامعینی‌های پارامتری، دینامیک های مدل نشده، نیروها و اغتشاش های ناشناخته وارده از اقیانوس) طراحی می‌شوند تا با اعمال هر دسته از ورودی‌های پیشنهادی، زیردریایی بعد از مدت زمان محدودی به مسیر دلخواه و مورد نظر همگرا شود و همواره در امتداد این مسیر مانور دهد. برای هر دسته از ورودی‌های کنترلی، سطوح لغزشی غیرخطی متفاوتی پیشنهاد شده‌اند که دارای چندین پارامتر اختیاری و آزاد می‌باشند. هم‌چنین، در فرآیند اثبات پایداری زمانمحدود سیستم حلقه‌بسته‌ی زیردریایی، برای هر کلاس از ورودی‌های کنترلی طراحی‌شده یک نامساوی کاربردی استخراج می‌شود تا زمان محدود مورد نیاز برای همگرایی به مسیر مورد نظر را تعیین کند. سه نامساوی حاصله نشان می‌دهند که زمان‌های محدود همگرایی، به شرایط اولیه زیردریایی و پارامترهای اختیاری و آزاد موجود در ورودی‌های کنترلی بستگی دارند. در انتها‌، ورودی‌های کنترلی پیشنهادی به صورت جداگانه بر روی مدل معروف زیر دریایی nps auv ii مورد شبیه‌سازی کامپیوتری قرار می‌گیرند. نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند تمامی ورودی‌های پیشنهادی قادرند تا هدف ردیابی زمانمحدود را به خوبی برآورده سازند.

Design of Robust Finite-Time Nonlinear Controllers for a 6-DOF Autonomous Underwater Vehicle for Path Tracking Objective

In this paper, kinematic and dynamic equations of a 6DOF (Degree Of Freedom) autonomous underwater vehicle (6DOF AUV) are introduced and described completely. By developing the nonsingular terminal sliding mode control method, three separate groups of control inputs are proposed for the autonomous underwater vehicle subjected to uncertainties including parametric uncertainties, unmodeled dynamics, and unknown disturbances from ocean. All classes of suggested inputs are able to steer the mentioned underwater vehicle to the desired path within finite times. For all of them, innovative nonlinear sliding surfaces are defined possessing several optional parameters. The global finitetime stability is proven for the closedloop system of the aforementioned underwater vehicle injected by each class of proposed inputs. More, three applicable inequalities are derived to determine the convergence finite times related to suggested inputs. Obtained inequalities reveal that the mentioned finite times are dependent on initial conditions and optional parameters of control inputs. Finally, three suggested inputs are separately simulated on the Naval Postgraduate School Autonomous Underwater Vehicle II (NPS AUV II). Simulation results illustrate that all proposed inputs can fulfill the trajectory tracking objective for the NPS AUV II properly.