کنترل حرکت ربات زیرآبی بدون سرنشین مسیر یاب با کنترل کننده مود لغزشی- فراپیچش مقاوم در حضور محدودیتهای محرک و نویز اندازه گیرها

ربات های زیرآبی اغلب در محیط های پیچیده اقیانوسی فعالیت می کنند. بنابر این برای مواجهه با اغتشاشات خارجی ناشی از محیط،عدم قطعیت موجود در مدل و وجود خطاهای موجود در اندازه گیرهای سیستم ناوبری به یک کنترلکننده قوی نیاز دارند. به همین دلیل طراحی یک سیستم کنترل برای ربات ردیاب اغلب با چالش های فراوان همراه است. این تحقیق یککنترل کننده مود لغزشی- فراپیچش مقاوم را در حضور اغتشاشات خارجی و محدودیتهای ناشی از محرک ها و نویز اندازه گیر برای یک ربات زیرآبی مسیریاب به منظور بهبود دقت ردیابی و کاهش نوسانات سیگنال کنترل اعمالی به پیشران های ربات پیشنهاد می کند. کنترل کننده مود لغزشی- فراپیچش یک کنترل کننده مود لغزشی مرتبه دوم است که بین سیگنال پیوسته و سیگنال ناپیوسته ترکیب می شود تا یک سیستم مقاوم تولید کند. پایداری کنترل کننده پیشنهادی با استفاده از روش گرافیکی صفحه فاز مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای مقابله با خطاهای ناشی از اندازه گیرهای موجود در سیستم ناوبری ربات از فیلتر کالمن خطی برای تخمین خطاها و سپس تصحیح متغیرهای حالت ربات زیرآبی استفاده می‌شود. عملکرد کنترل کننده و الگوریتم تخمین پیشنهادی در حلقه کنترل و هدایت ربات زیرآبی مسیر یاب با کنترل کننده های pid و کنترل کننده مود لغزشی شبه پیوسته مقایسه می شود. اعتبار سنجی روشهای پیشنهادی در قالب آزمایش سخت افزار در حلقه و با حضور موتورهای الکتریکی بعنوان پیشران ربات و در محیط سیمولینک دسکتاپ زمان حقیقی متلب مورد ارزیابی قرار میگیرد. نتایج شبیه سازی و شاخص های عددی خطای ردیابی موید برتری کنترل کننده پیشنهادی در کاهش خطای ردیابی و نوسانات سیگنال کنترل اعمالی به پیشران ها است..

trajectory tracking control of the unmanned underwater vehicle with a supper-twisting sliding mode controller in the presence of actuator limitations and measurement noise

a robust controller for an uncrewed underwater vehicle operating in complex oceanic environments is essential because external disturbances from the environment uncertainty in the model potentially disrupt the system’s stability. this research proposes a supper-twisting sliding mode controller for an uncrewed underwater vehicle in the presence of external disturbances, limitations of thrusters, and measurement noise. supper-twisting is a second-order sliding-mode controller that combines a continuous signal with a discrete signal to produce a robust controller. the stability of the proposed controller is investigated using the phase plane graphical method. a linear kalman filter is used to estimate the measurement error in the navigation system and then correct them.the performance of the controller and the proposed estimation algorithm in the motion control loop of the underwater robot are compared with other controllers. in addition, the validation of the proposed methods is evaluated in the form of hardware in the loop with the presence of electric motors as robot propulsions in the matlab®/ simulink® real-time environment.