کنترل بازخورد مرزی برای ردیابی مسیر اجسام صلب در حضور تلاطم سیال کم عمق

در این مقاله، مسئله طراحی کنترلر ردیابی مسیر با در نظر گرفتن تلاطم سیال کم عمق برای اجسام صلب مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، دینامیک سیال با معادلات هذلولوی سنت ونانت مدل شده و این معادلات در کنار معادله ی دیفرانسیل معمولی جسم صلب، یک سیستم معادلات کوپل و غیرخطی پاره یی معمولی را تشکیل می دهند. هدف اصلی این پژوهش، طراحی یک کنترلر فیدبک مرزی نوآورانه برای غلبه بر خطای ردیابی مسیر است. با اعمال نیروی کنترلی منحصرا به جسم صلب، روش ارائه شده به طور موثری قادر است تمام حالات سیستم (بعد محدود و بی نهایت درجه آزادی) را پایدار کند. پیچیدگی اصلی این کنترلر این است که هیچ حسگری نباید در محدوده ی مایع نصب شود. در واقع، قانون کنترلی توسعه یافته برای محاسبه ی سیگنال لحظه یی فقط به (الف) خطای ردیابی جسم صلب و سرعت آن و (ب) فشار مایع در مرز سیال نیازمند است. پایداری مجانبی سیستم مدار بسته با استفاده از نظریه ی لیاپانوف و قضیه ی ناوردای لاسال و بدون هیچگونه گسسته سازی، ساده سازی و خطی سازی تحلیل خواهد شد. از دیگر مزیت های کنترلر فیدبک مرزی می توان به رفتار گذرای بهتر آن در مقایسه با کنترلر تناسبی مشتقی مرتبط و مقاومت آن نسبت به تاخیر زمانی و عدم قطعیت اشاره کرد که با استفاده از شبیه سازی نشان داده می شوند.

Keywords:

جسم صلب , تلاطم کم عمق , مدل سنت ونانت , سیستم معادلات کوپل پاره یی معمولی , کنترل بازخورد مرزی