Modeling and control of autonomous underwater vehicle manipulator systems
Otonom sualtı aracı manipülatör sistemlerinin modellenmesi ve kontrolü
- Tez No: 313867
- Danışmanlar: PROF. DR. KEMAL İDER, PROF. DR. M. KEMAL ÖZGÖREN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doğrusal olmayan dinamik, Doğrusal olmayan kontrol, Geri beslemeli doğrusallaştırma, Nonlinear dynamics, Nonlinear control, Feedback linearization
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, otonom sualtı aracı manipülatör sistemlerinin dinamik modellenmesi ve doğrusal olmayan kontrolü ele alınmıştır. Temel olarak, 6 serbestlik dereceli otonom sualtı aracı ile birlikte 6 serbestlik dereceli manipülatör alt sistemi (UVMS) ve 8 serbestlik dereceli manipülatör alt sisteminden (UVRMS) oluşan iki ayrı sistem, hidrostatik kuvvetler ve eklenmiş kütle, dinamik kaldırma, sürüklenme ve yanal kuvvetler gibi hidrodinamik etkiler dikkate alınarak modellenmiştir. Hidrodinamik kuvvetler hesaplanırken gövdelerin birbiri üzerindeki gölgeleme etkileri tanıtılmıştır. Newton?Euler formülasyonu kullanılarak sistem hareket denklemleri türetilmiştir. Ters dinamik kontrol algoritmaları formüle edilmiş ve sistemlerin yörünge takip kontrolü manipülatörün uç işlemcisi ve sualtı aracına ayrı görevler tanımlayarak sağlanmıştır. Önerilen ters dinamik kontrolcü, sistemlerin doğrusal olmayan modelinden yararlanmaktadır ve sistemlerdeki doğrusalsızlığı yok etmek için sualtı aracı ile eklemlerin pozisyon ve hız geribildirimlerini kullanan doğrusallaştırıcı kontrol yasasından oluşmaktadır. PD kontrolü ikinci derece hata dinamiğini sağlayacak şekilde, bu karmaşık geribildirime dayanan doğrusallaştırma süreci sonrasında uygulanmıştır. Kontrol sistemi tasarımına itki dinamiği de dahil edilmiştir. Parametrik belirsizliğin ve bozucu okyanus akıntısının varlığında kararlılık analizi yapılmıştır. Kontrol yöntemlerinin etkinliği tipik sualtı görevleri için benzetimlerle gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, dynamic modeling and nonlinear control of autonomous underwater vehicle manipulator systems are presented. Mainly, two types of systems consisting of a 6-DOF AUV equipped with a 6-DOF manipulator subsystem (UVMS) and with an 8-DOF redundant manipulator subsystem (UVRMS) are modeled considering hydrostatic forces and hydrodynamic effects such as added mass, lift, drag and side forces. The shadowing effects of the bodies on each other are introduced when computing the hydrodynamic forces. The system equations of motion are derived recursively using Newton?Euler formulation. The inverse dynamics control algorithms are formulated and trajectory tracking control of the systems is achieved by assigning separate tasks for the end effector of the manipulator and for the underwater vehicle. The proposed inverse dynamics controller utilizes the full nonlinear model of the system and consists of a linearizing control law that uses the feedback of positions and velocities of the joints and the underwater vehicle in order to cancel off the nonlinearities of the system. The PD control is applied after this complicated feedback linearization process yielding second order error dynamics. The thruster dynamics is also incorporated into the control system design. The stability analysis is performed in the presence of parametric uncertainty and disturbing ocean current. The effectiveness of the control methods are demonstrated by simulations for typical underwater missions.
Benzer Tezler
- Otonom sualtı aracının modellenmesi ve kontrolü
Modeling and control of an autonomous underwater vehicle
HALİL AKÇAKAYA
Doktora
Türkçe
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. LEYLA GÖREN SÜMER
- İnsansız sualtı aracının matematiksel modelinin durum ölçümlerine dayalı olarak tanılanması ve hata toleranslı kontrol
Identification of the mathematical model of an unmanned underwater vehicle based on state measurements and fault tolerant control
EMRE ÜNEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİNGİZ HACIYEV
- Integration of navigation systems and identification of nonlinear model parameters for autonomous underwater vehicles in the presence of measurement biases
İnsansız sualtı araçları için seyrüsefer sistemlerinin tümleştirilmesi ve ölçüm kaynaklı kayma hatalarının olduğu durumda nonlineer hareket modelin parametrelerinin tanılaması
MUSTAFA DİNÇ
Doktora
İngilizce
2013
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİNGİZ HACIYEV
- Bir su altı aracının modellenmesi, benzetimi ve denetleyici tasarımı
Modelling, simulation and control of an underwater vehicle
CEVDET CESUR OKUTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT AYDIN
DOÇ. DR. ŞENİZ ERTUĞRUL
- Yörünge takibi benzetimi için dört serbestlik dereceli sualtı aracının dinamik modelinin çıkarılması ve salp sürü algoritması tabanlı kesirli dereceli PID kontrolör tasarımı
Extraction of underwater vehicle model with four degrees of freedom and salp swarm algorithm based fractional order PID controller design for simulation of trajectory tracking
GÜLTEN YILMAZ
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERHAT YILMAZ