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Identificação e controle de um veículo submersível autônomo sub-atuado (2012)

  • Authors:
  • Autor USP: LUQUE, JUAN CARLOS CUTIPA - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PMR
  • Subjects: SUBMERSÍVEIS NÃO TRIPULADOS; IDENTIFICAÇÃO DE SISTEMAS; FILTROS DE KALMAN; CONTROLE MULTIVARIACIONAL; CONTROLE ÓTIMO
  • Language: Português
  • Abstract: O presente trabalho apresenta a descrição de um modelo matemático completo em seis graus de Liberdade para um veículo autônomo submersível (VSA) sub-atuado. Desenvolveram-se métodos de identificação para identificar o modelo não linear do veículo. A fim de evitar problemas de divergência na estimação de parâmetros hidrodinâmicos do modelo, usou-se o método de transformação paramétrica. Usou-se o filtro estendido de Kalman como estratégia para o processo de estimação de parâmetros quando ruídos de natureza gaussiana estavam presentes no modelo e nas medidas. Com o objetivo de estimar um maior número de parâmetros de uma só vez, empregou-se o método de máxima verossimilhança. Os experimentos mostraram que o filtro de Kalman responde bem à estimação de parâmetros específicos, porém, divergiu facilmente à estimação de múltiplos parâmetros. Uma alternativa que apresentou melhor desempenho foi o método de máxima verossimilhança. Testaram-se manobras circulares e de zig-zags para a obtenção de dados do veículo. Para os ensaios experimentais, utilizou-se o VSA sub-atuado do Laboratório de Veículos Não Tripulados (LVNT) do Departamento de Engenharia Mecatrônica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Validou-se o modelo identificado mediante o simulador do veículo. Numa segunda etapa, desenvolveram-se controladores H∞ capazes de controlar a dinâmica do VSA em seus seis graus de liberdade. Projetaram-se controladores SISO (uma entrada e uma saída) e MIMO (múltiplas entradas e múltiplas saídas) com o fim de avaliar o acoplamento dinâmico do sistema. Projetaram-se controladores centralizados robustos para garantir as condições de operação num ambiente marinho e em condições de laboratório próximas às de uma aplicação real.As leis de controle são baseadas na técnica de sensibilidade mista H∞ que garantem condições de robustez do sistema de controle, tanto no desempenho quanto na estabilidade. Uma estrutura de controle de dois graus de liberdade (2GL) produziu melhores propriedades de desempenho comparada com a estrutura do controlador de um grau de liberdade. Compararam-se as respostas dos controladores descentralizados SISO e os controladores centralizados. O controlador 2GL garantiu as especificações do projeto, inclusive aquelas definidas no domínio do tempo. O controlador 2GL pode controlar o veículo na realização de manobras complexas em três dimensões que emulem a inspeção ou monitoramento de sistemas offshores ou outras tarefas comuns na exploração submarinha. O trabalho inclui ainda a integração dos algoritmos de controle com o sistema de tempo real embarcado, os sensores inerciais de navegação, os motores elétricos para os atuadores lemes e o propulsor, o banco de baterias e o processador central ARM7 de 32 bits de ponto fixo. Traduziram-se, os algoritmos de controle de ordem elevada para a aritmética de ponto fixo evitando no possível a ocorrência de transbordamento de dados.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 22.06.2012
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      CUTIPA LUQUE, Juan Carlos; DONHA, Decio Crisol. Identificação e controle de um veículo submersível autônomo sub-atuado. 2012.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2012. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-03072013-143252/pt-br.php >.
    • APA

      Cutipa Luque, J. C., & Donha, D. C. (2012). Identificação e controle de um veículo submersível autônomo sub-atuado. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-03072013-143252/pt-br.php
    • NLM

      Cutipa Luque JC, Donha DC. Identificação e controle de um veículo submersível autônomo sub-atuado [Internet]. 2012 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-03072013-143252/pt-br.php
    • Vancouver

      Cutipa Luque JC, Donha DC. Identificação e controle de um veículo submersível autônomo sub-atuado [Internet]. 2012 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-03072013-143252/pt-br.php

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