طراحی کنترل کننده غیرخطی پله به عقب جهت کنترل عمق ربات خودمختار بدون سرنشین زیرسطحی

ربات خودمختار بدون سرنشین زیرسطحی به خاطر کوپلینگ غیر خطی فی مابین مدهای حرکتی طولی و عرضی، ضرایب متغییر با زمان وابسته به سرعت راستای محور سرج، وجود نویزهای اندازه گیری و اغتشاشات محیطی، یک مسئله کنترلی باز تحقیقاتی برای محققان حوزه رباتیک و کنترل می باشد. در این مقاله هدف طراحی یک قانون کنترل بازگشت به عقب و متعاقبا طراحی سیگنال کنترلی اعمالی به سطوح کنترل افقی جهت کنترل مد عمق ربات بدون سرنشین زیرسطحی می باشد. کنترل کننده پیشنهادی در غیاب نامعینی، همانند روش خطی سازی فیدبک، سیستم غیرخطی را مجبور به داشتن رفتاری مشابه رفتار یک سیستم خطی می کند. اما در این روش به علت وجود انتخابهای زیاد برای قانون کنترل، برخلاف خطی سازی فیدبک می توان المانهای غیرخطی مفید برای پایدارسازی و ردیابی را حذف نکرد و همچنین دامنه سیگنال کنترلی را محدودتر نگاه داشت. همچنین این روش محدودیت کمتری نسبت به خطی سازی فیدبک داشته و می توان از آن با وجود شرایط خاص همچون تمایل ربات به حرکت به سمت عمق استفاده نمود. پایداری کنترل کننده پیشنهادی در فاز حرکتی مد نظر به کمک تابع لیاپانوف بررسی شده است. نتایج شبیه سازی های شش درجه آزادی نشان می دهد که کنترل کننده پیشنهادی علی رغم وجود نامعینی های ساختار و غیر ساختار یافته توانسته بر تمایل ذاتی ربات مبنی بر حرکت به سمت عمق غلبه نموده و پایداری حرکتی ربات در کانال طولی را تضمین نماید.