10762

10762

كنترل فازي تطبيقي وسيله مستقل زيرآب (AUV)

كارشناسي ارشد

مكانيك - طراحي كاربردي - مكاترونيك

شهريور ماه 1391

شهريور ماه 1391

دكتر دوايي مركزي

در سال¬هاي اخير، وسايل هوشمند زير آبي به طور فزاينده نقش فراگيري را در تحقيقات و اكتشافات زيرآبي داشته¬اند. اين وسايل براي بسياري از كاربرد¬هاي نظامي، تجاري و پژوهش¬هاي علمي و نقشه¬برداري مورد استفاده قرار مي¬گيرند. ساخت و تست اين وسايل نه فقط به دليل ريسك از دست دادن وسيله به دليل خطاهاي متفاوت كامپيوتري، بلكه به دليل هزينه¬ي كاركنان پشتيباني، تجهيزات و ساختمان يك فرآيند زمان‌بر و هزينه¬بر مي-باشد. به دليل محيطي كه اين وسايل مأموريت¬هاي خود را در آن انجام مي¬دهند، به روش¬هاي¬كنترلي نياز است كه علاوه بر دقت كافي، از مقاومت خوبي در برابر اغتشاشات وارده نيز برخوردار باشند و حتي توانايي تضعيف نويز را نيز داشته باشند. تاكنون تلاش¬هاي تحقيقاتي زيادي در زمينه¬هاي شناسايي سيستم، مدلسازي، بهينه¬سازي و روش¬هاي كنترل براي بالابردن خودمختاري اين وسايل انجام شده است. در همين راستا رويه¬هاي كنترلي متفاوتي براي كنترل اين وسايل پيشنهاد شده¬است كه از شاخص مقاوم بودن برخوردار باشند كه يكي از ضروري ترين شاخص¬ها براي سيستم كنترلي در كاربرد اين وسايل در محيط¬هاي پر خطر و متفاوت مانند اقيانوس مي¬باشد. در اين گزارش روش¬هاي كنترلي متفاوت خطي و غير خطي براي كنترل اين وسيله بيان شده است. روش كنترلي خطي PID كه از متداول‌ترين روشها در صنعت مي‌باشد نيز بر روي آن پياده و شبيه سازي شده است. هر چند كه اين روش ذاتاً روش مقاومي نيست اما امكان مقايسه را براي ما فراهم خواهد آورد. روش¬ كنترلي مود لغزشي فازي تطبيقي نيز كه يك روش تركيبي مي‌باشد بر روي مدل شبيه سازي شده و نتايج ارائه شده است. در اين روش بر اساس تركيب سيستم فازي و كنترل¬كننده¬ي مقاوم، يك الگوريتم مستقيم مود لغزشي فازي تطبيقي ارائه شده است كه قابل اعمال بر روي سيستم¬هاي چند ورودي- چند خروجي غيرخطي و نامعلوم مي-باشد. سيستم فازي براي تقريب كنترل¬كننده¬ي ايده¬آل مود لغزشي به¬كار گرفته شده و كنترل¬كننده¬ي مقاوم براي مقابله با عدم قطعيت¬ها كه شامل خطاي تقريب فازي و اغتشاشات خارجي مي¬باشند، طراحي شده است مدل ديناميكي، يك اي.يو.وي شش درجه آزادي است و به دليل قرار داشتن در محيط نامعلوم داخل آب، غيرقطعي، كوپله شده و غيرخطي است. براي سهولت در اعمال كنترل‌كننده موجود و بررسي نتايج، اين مدل به زير سيستم‌هاي مجزا دي‌كوپله شده است. يك اي.يو.وي همواره در مواجهه با جريا‌ن‌هاي نامعلوم اقيانوسي قرار دارد كه براي عملكرد اي.يو.وي اغتشاش محسوب مي‌شود. در اين پايان‌نامه با استفاده از مدل‌هاي موجود براي اغتشاشات و ديناميك مدل‌نشده‌ي وسيله، نتايج اعمال كنترل‌كننده مود لغزشي فازي تطبيقي بر روي مدل ديناميكي اي.يو.وي مورد بررسي قرار گرفته است. در فصل اول و دوم اين پژوهش به بررسي مقدماتي اي.يو.وي و روش هاي كنترلي ارائه شده براي اين وسيله پرداخته شده و سيستم هاي ناوبري و هدايت نيز مختصرا بيان مي‌شود. در فصل سوم، مدل ديناميكي وسيله ومعادلات حاكم برآن به طور كامل شرح داده شده و اغتشاشات محيطي و معادلات لازم براي پياده سازي آن بيان مي‌شود. در فصل چهارم، روش هاي كنترلي و شرايط لازم براي كنترل وسيله بررسي شده و پس از آن تئوري كنترلي لازم براي طراحي كنترلر PID و AFSMC شرح داده شده و پايداري كنترلر AFSMC اثبات خواهد شد. در فصل پنجم، نتايج شبيه سازي نرم افزاري وسيله كه در شش درجه آزادي صورت گرفته آورده شده و تفسير خواهد شد. در نهايت نيز در فصل ششم، جمع‌بندي‌ها و پيشنهادات براي ادامه‌‌ي اين پژوهش مطرح مي‌شود. واژه‌هاي كليدي: وسايل نقليه مستقل زير آب (اي.يو.وي)، كنترل اي.يو.وي، روش كنترلي مود لغزشي فازي تطبيقي ، جريان‌هاي اقيانوسي، كنترل غيرخطي