کنترل تحمل‌پذیر عیب زمان ثابت مبتنی بر شبکه عصبی و کنترل کننده تطبیقی مد لغزشی یک وسیله نقلیه زیردریایی با اشباع عملگر

پیچیدگی محیط دریا، اغتشاشات خارجی و عدم قطعیت‌های وارد بر سیستم وسیله نقلیه زیرآبی و همچنین عیب و اشباع عملگر از عوامل موثر در کنترل این نوع از وسایل نقلیه می‌باشد. در این مقاله به منظور مقابله با مشکلات مذکور، یک کنترل‌کننده مقاوم و تطبیقی با ترکیب کنترل کننده مد لغزشی دینامیکی سریع ترمینالی و روش شبکه عصبی با تابع پایه شعاعی پیشنهاد شده است. در الگوریتم کنترلی پیشنهادی، مسئله اشباع عملگر در نظر گرفته شده و پایداری آن به کمک تئوری لیاپانوف اثبات شده است. از قابلیت-های کنترل کننده پیشنهادی همگرایی زمان ثابت، تخمین و مقابله با اغتشاش و عدم قطعیت سیستم، مقابله فعال با عیب عملگر، حذف پدیده چترینگ و عدم اشباع عملگر می‌باشد. کنترل کننده طراحی شده بر روی یک وسیله نقلیه زیرآبی مستقل اعمال شده و پارامترهای کنترل کننده بر ای دستیابی به کمترین خطا در تعقیب مسیرهای مرجع و کمترین زمان همگرایی به کمک روش جستجوی هارمونی بهینه‌سازی شده‌اند. به منظور بررسی بهتر، عملکرد کنترل کننده پیشنهادی با یک روش کنترل عیب غیرفعال و روش pid مقایسه شده است که نتایج برتری روش کنترلی پیشنهادی را در تعقیب مسیرهای مرجع، میزان تلاش کنترلی، مقابله با عیب عملگر و اغتشاشات خارجی و همچنین همگرایی در زمان کمتر به مقادیر مطلوب نشان داده است.

fixed-time fault tolerant control based on neural network and adaptive sliding mode controller of autonomous underwater vehicle with actuator saturation

the complexity of the sea environment, external disturbances and uncertainties in the system, as well as the failure and saturation of the actuators, are effective factors in the control of underwater vehicles. in this note, to deal with the mentioned problems, a robust and adaptive controller is proposed by combining the fast terminal dynamic sliding mode controller and the radial basis neural network. in the proposed approach, the problem of actuator saturation is considered and its stability is proved using lyapunov theory. fix-time convergence, estimation and dealing with external disturbances and uncertainties, active dealing with actuator fault, elimination of chattering phenomenon, and non-saturation of the actuator are the advantages of the proposed controller. the designed controller is applied on an autonomous underwater vehicle and the controller parameters are optimized to achieve the least error in tracking the reference trajectories as well as the shortest convergence time. to evaluate the performance of the proposed controller, it has been compared with a passive fault control method and pid controller, which has shown the superiority of the proposed control method in tracking the desired trajectories, the amount of control effort, dealing with actuators faults and external disturbances, as well as convergence in less time.