احسان طاهری - دکتری مهندسی برق گرایش کنترل

تضمین پایداری حرکتی شناورهای خودمختار بدون سرنشین زیرسطحی در فضای کاری مقیاس بزرگ متغییر با زمان به دلایلی همچون: درجات آزادی بالا، عدم قطعیتهای ساختاری و غیرساختاری، ضرایب هیدرودینامیکی متغیر با زمان، اغتشاشات محیطی و ... امری چالش برانگیزی است. در این مقاله ابتدا رفتار حلقه باز شناور خودمختار زیرسطحی مد نظر کلاس قابل حمل توسط نفر طی سناریوهای متفاوت در کانالهای طولی و عرضی تحلیل و ارزیابی شده و سپس به منظور تضمین پایداری حرکتی ربات در فضای کاری سه بعدی و بر اساس تجارب حاصل از تست های حلقه باز، کنترل کننده ابتکاری مناسب طراحی میگردد. کنترل کننده مذکور از سه پایگاه استنتاج فازی مستقل تشکیل میگردد. پایگاه اول و دوم جهت کنترل زاویه پیچ و عمق وسیله در صفحه طولی با در نظر گرفتن خطای زاویه پیچ و خطای عمق و همچنین نرخ تغییر آنها طراحی شده است. پایگاه سوم جهت کنترل سمت وسیله در کانال عرضی با در نظر گرفتن خطای سمت و نرخ تغییر آن طراحی شده. پایگاه استنتاج اول و دوم به صورت آبشاری به یکدیگر متصل بوده و هریک مشتمل بر 25 قانون خاص بوده، که براساس رفتار خاص ربات در حالت حلقه باز تدوین شدهاند. خروجی این دو به سطوح کنترل افقی ربات اعمال میگردند. پایگاه سوم از 25 قانون تشکیل شده که خروجی آن پس از اعمال تغییرات مد نظر به سطوح کنترل عمودی اعمال میشود. با توجه به کم عملگر و غیرهولونومیک ربات مدنظر، سطوح کنترل افقی و عمودی آن توسط چهار مکانیزم مستقل از هم تحریک میشوند. نتایج شبیه سازی های شش درجه آزادی در مقایسه با روشهای مرسوم کلاسیک نشان میدهد که کنترل کننده پیشنهادی بخوبی توانسته بر دینامیکهای مدل نشده ربات و عدم قطعیتهای موجود آن غلبه کرده و ربات را در حالت شش درج آزادی کنترل نماید، که این امر در کنترل کننده کلاسیک متداول مقدور نبود.

شناور خودمختار بدون سرنشین زیرسطحی، مدل دینامیکی شش درجه آزادی، تست های حلقه باز، کنترل کننده تناسبی-مشتق گیر-فازی شش