کنترل‌ عمق شناور زیرسطحی‌ خودکار با استفاده از روش کنترل رخداد-تحریک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه کردستان

چکیده

در این مقاله، از روشی جدید برای کنترل عمق یک شناور زیرسطحی خودکار استفاده می­شود. فرض بر این است که مسیر مطلوبی که شناور زیرسطحی باید طی کند توسط یک کاربر بیرون از آب تعیین می­شود، بنابراین ارتباط بین کنترل­کننده و شناور زیرسطحی به­وسیلة یک شبکة ارتباطی بی­سیم برقرار می­شود. با توجه به چالش­ها و محدودیت­های ارتباط بی­سیم، از روشی نوین برای کاهش نرخ ارسال داده از کنترل­کننده به محرک مادامی که کارایی سیستم حفظ شود، استفاده می­شود. برای این منظور، ابتدا با استفاده از روش غیرخطی مبتنی­بر معادلات ریکاتی وابسته به حالت (SDRE)، یک کنترل­کننده ردیاب عمق را برای شناور زیرسطحی خودکار طراحی می­کنیم. سپس با استفاده از روش کنترل رخداد- تحریک و با حفظ کارایی سیستم، نرخ ارسال داده در شبکه ارتباطی را به حداقل ممکن می­رسانیم. با توجه به مقدار میانگین مربع خطای ردیابی حاصل از اعمال دو کنترل­کننده SDRE و رخداد- تحریک برای ردیابی یک خط­سیر سینوسی میرا (در روش SDRE، 00063/0 و در روش رخداد-تحریک 00065/0)، همچنین با توجه به میزان کاهش 68 درصدی ارسال داده در روش رخداد- تحریک می­توان نتیجه گرفت که کنترل­کننده رخداد- تحریک طراحی شده با حفظ کارایی سیستم در حد یک روش بسیار توانمند مانند  SDREمیزان قابل توجهی استفاده از شبکه ارتباطی را کاهش می­دهد. بنابراین با استفاده از این روش می­توان بر بسیاری از محدودیت­ها و چالش­های استفاده از شبکه ارتباطی بی­سیم فائق آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Depth Control of an Autonomous Underwater Vehicle (AUV) by Event-triggered Control Method

نویسندگان [English]

  • Yazdan Batmani
  • Shahabeddin Najafi
University of Kurdistan
چکیده [English]

In this paper, a new method is used to depth control of an autonomous underwater vehicle (AUV). It is assumed that the desired trajectory, which should be tracked by the AUV, is defined by a user outside the vehicle and therefore, the communication between the controller and the AUV is done by a wireless network. To tackle the limitations and challenges in the wireless communication, a novel method is used to decrease the rate of sending messages from the controller to the actuator, while the closed-loop performance is maintained. To this end, using the nonlinear state-dependent Riccati equation (SDRE), a tracking controller is designed for the depth control of the AUV. Then, using the event-triggered methodology, the communication rate between the controller and the AUV is minimized. According to the mean square tracking error of applying both SDRE and event-triggered controllers, to track a damped sinusoidal trajectory ( and , respectively) and also according to 68 percent reduction of data transmission in event-triggered method, it can be concluded that the designed event-triggered control decreases the utilizing of the communication network with maintaining the system performance. Therefore, this method can tackle most of constraints and challenges of using a wireless network.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Autonomous Underwater Vehicle (AUV)
  • Tracking controller
  • State-dependent Riccati equation (SDRE)
  • Event-triggered control