استخراج ضرایب هیدرودینامیکی ربات زیرسطحی ریموس با کوپل کردن شبیه‌سازی نرم‌افزار cfx و کد تخمین‌گر فیلتر کالمن

در این تحقیق به استخراج ضرایب هیدرودینامیکی ربات ریموس پرداخته می شود. جهت استخراج ضرایب از کد تخمین گر فیلتر کالمن استفاده می شود. برای تخمین ضرایب هیدرودینامیکی بدون اطلاع داشتن از مقادیر اولیه آن ها نیاز به اطلاعات زمانی و مکانی مانور مورد نظر می باشد. این اطلاعات به چند طریق قابل دسترسی است که از جمله آن ها می توان به روش های تجربی که اطلاعات مورد نیاز جهت تخمین ضرایب را از سنسورهای نصب شده بر روی ربات جمع آوری می کنند. در این مقاله با استفاده از شبیه سازی مانور ربات در نرم افزار cfx خروجی های مربوط به اطلاعات مکان و زمان جمع آوری می شود. لازم به ذکر است از شبکه بندی متحرک برای شبیه سازی ربات استفاده شده است. در روش شبکه بندی متحرک در صورت کاهش کیفیت شبکه از یک میزان مشخص، شبکه بندی اطراف ربات به محیط wb فراخوانی می شود و پس از انجام شبکه بندی جدید برای ادامه شبیه سازی به محیط cfx بازگردانده می شود. مانور سینوسی در صفحه افقی برای شبیه سازی در نرم افزار cfx انتخاب شده است. نتایج جمع آوری شده از شبیه سازی مانور سینوسی به عنوان ورودی به کد تخمین گر فیلتر کالمن اعمال شده است. ضرایب هیدرودینامیکی مورد نظر جهت استخراج به عنوان مجهول در معادلات کنترلی ربات تعریف شده است. ضرایب هیدرودینامیکی در این مانور با دقت خوبی استخراج شده اند. همچنین جهت بهبود کد متلب برای افزایش دقت استخراج ضرایب هیدرودینامیکی، معادلات کنترلی به صورت ماتریس نوشته شده است. با این روش تعداد ضرایب استخراج شده کاهش یافته اما ضرایب با دقت بالاتر، استخراج شده اند.

extraction of hydrodynamic coefficients of the remus underwater vehicle robot by coupling the cfx software simulator and kalman filter estimator code.

estimation of the hydrodynamic coefficients of an autonomous underwater vehicle is the purpose of this paper. the kalman filter method has been used for estimating the auv hydrodynamic coefficients.  to estimate hydrodynamic coefficients without knowing their initial values, spatial and temporal information of the auv are needed. this information can be collected through different methods including experimental methods which gather the required information by the sensors installed on the auv. in this paper, outputs related to the time and location information are collected using robot maneuver simulation in cfx software, with a movable grid being used to simulate the robot maneuver. in movable grid method, when the mesh quality has been reduced by a certain level, the meshing around the robot is summoned to the wb environment and after performing the new meshing, it is returned to the cfx environment to continue the simulation. to derive the hydrodynamic coefficients of the autonomous underwater vehicle, a sinusoidal maneuver at three degrees of freedom is selected for simulation in cfx software. the collected results from the sine maneuver simulation are applied as input to the kalman filter estimator code. the hydrodynamic coefficients whose extraction is desired, are defined as unknown parameters in the robot control equations. in this maneuver the hydrodynamic coefficients have been extracted with good accuracy. also to improve the matlab code and increase the accuracy of extracting hydrodynamic coefficients, the control equation are written in the matrix form. thus, the number of extracted coefficients are decreased but the coefficients are extracted with higher accuracy.