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https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/847172| Título: | Comparação entre estratégias de controle de movimento para um veículo submarino autônomo |
| Autor(es): | Santana, Érika Felipes de Miranda |
| Orientador(es): | Gomes, Afonso Celso Del Nero |
| Palavras-chave: | Veículo submarino autônomo Guiagem Controle preditivo baseado em modelo Controle deslizante |
| Áreas de conhecimento da DGPM: | Engenharia elétrica |
| Data do documento: | 2024 |
| Editor: | Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) |
| Descrição: | Apresenta-se, nesta dissertação, a comparação das técnicas Controle Proporcional-Integral-Derivativo (PID), Controle em Modo Deslizante (SMC - Sliding Mode Control) e Controle Preditivo baseado em Modelo (MPC - Model Predictive Control) aplicadas no controle de direção de um Veículo Submarino Autônomo (VSA) no formato de torpedo. A modelagem dinâmica do VSA é explicitada e para o projeto dos controladores o modelo desacoplado com três graus de liberdade é utilizado. A técnica SMC foi escolhida devido à sua robustez às incertezas paramétricas associadas às dinâmicas não modeladas e rejeição aos distúrbios externos, já a técnica MPC foi selecionada por lidar com sistemas de múltiplas entradas e saídas que podem ter interdependências entre si e por lidar bem com restrições de entradas e saídas. A comparação das técnicas de controle foi realizada por meio de simulações de acompanhamento da referência, considerando cenários com distúrbios e sob a influência de correntes marítimas. A integral do erro e o consumo de energia foram utilizados como métricas de avaliação. As técnicas de controle analisadas apresentam bons resultados para o controle de direção, tendo o MPC demonstrado melhor desempenho. |
| Abstract: | In this study, we compare Proportional-Integral-Derivative Control (PID), Sliding Mode Control (SMC) and Model Predictive Control (MPC) techniques applied to the steering control of a torpedo-shaped Autonomous Underwater Vehicle (AUV). The dynamic modeling of the AUV is presented, utilizing a decoupled model with three degrees of freedom for controller design. SMC was chosen for its robustness against parametric uncertainties, unmodeled dynamics, and its ability to reject external disturbances. MPC was selected for its capability to manage multiple inputoutput systems with interdependencies and to handle input and output constraints. The comparison of control techniques was carried out through reference tracking simulations, considering scenarios with disturbances and under the influence of sea currents. The integral of the error and energy consumption were used as evaluation metrics. The results indicate that all analyzed control techniques perform well in motion control tasks, with MPC demonstrating superior performance. |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto |
| URI: | https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/847172 |
| Tipo: | Dissertação |
| Aparece nas coleções: | Engenharia Naval: Coleção de Dissertações |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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