Demarine AUV: dynamic motion controlled underwater robot for surveying vessels and shallow water environment
Demarıne AUV: deniz taşıtları ve sığ su çevresi denetimi için dinamik hareket kontrollü sualtı robotu
- Tez No: 804196
- Danışmanlar: DOÇ. AYTAÇ GÖREN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Denizaltı aracı, Dinamik kontrol, Doğrusal olmayan kontrol, Doğrusal olmayan kontrol teorisi, Geri beslemeli kontrol, Hareketli robotlar, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Otonom araçlar, İnsansız su altı aracı, Underwater vehicle, Dynamic control, Nonlinear control, Nonlinear control theory, Feedback control, Mobile robots, Computational fluid dynamics (HAD), Autonomous vehicles, Remotely operated vehicle
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda enerji tasarrufu, iş güvenliği, operasyonel hassasiyet ve çevresel zorluklar nedeniyle bilim, enerji, denizcilik ve askeri alanlarda insansız sualtı operasyonlarının önemi artmaktadır. Bu tez kapsamında, deniz araçlarının yüzer hat seviyesinin altında görev yapmak üzere önceden belirlenmiş yörüngeleri takip edebilen otonom tip bir sualtı robotu olan DEMarine AUV'nin tasarımı, üretimi, simülasyonu, analizi ve deneysel testleri gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada tezin motivasyonu, amacı, özgün değeri ve çalışmaların yapılanmasına dair genel bir perspektif sunulmuştur. Sonrasında, AUV'lerin tarihsel gelişimi, güncel bilimsel ilerlemeler, literatür araştırması ve AUV'lerin modelleme, hidrodinamik hesaplamalar ve hareket kontrolünün teorik yaklaşımlarına dair temel bilgiler sunulmuştur. Çalışmanın devamında, görev tanımlarına bağlı kalarak belirlenen tasarım kriterleri uygulanarak AUV prototipi gerçeklenmiştir. Sualtı testleri ile sürekli geliştirilen mekanik donanım, elektronik donanım, sevk sistemleri ve yazılımlar ile DEMarine AUV prototipi nihai formuna getirilmiştir. Kontrol stratejilerini uygulamak ve kontrol girdilerini elde etmek amacıyla hidrodinamik katsayıların belirlenmesi çalışmanın önemli bir bölümünü oluşturmaktadır. Bu nedenle iki farklı yörüngenin geometrilerine ait koordinat verileri oluşturulmuş ve eğri uydurma yöntemi ile formüle edilmiştir. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) yöntemi ile yapılan analizler sonucunda hidrodinamik parametrelerin elde edilmesinin ardından PID, Doğrusal Karesel Düzenleyici (LQR) ve LQR + Kayan Kipli Kontrol (SMC) olmak üzere üç farklı kontrolör tasarlanmış ve benzetim modelleri oluşturulup test edilerek hata performansları karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
In recent decades, the importance of unmanned underwater operations concerning science, energy, maritime and military is increasing due to energy savings, occupational safety, operational accuracy and environmental challenges. Within the scope of this thesis, the design, manufacturing, simulation, analysis and experimental tests have been carried out for an autonomous type underwater robot DEMarine AUV which can follow predetermined trajectories to operate under the floating line of marine vessels. On an introductory basis, an overview of motivation, objective, original contribution and structuring of the subjects were provided. Next comes a preliminaries and fundamentals section that includes the historical development, state of art, literature review and detailed theoretical approaches of AUV modelling, hydrodynamics and motion control. As a continuation, the prototype was implemented by applying the design criteria determined in accordance with the mission descriptions. With underwater tests, the implementation was finalized with continuously developed mechanical hardware, electronic hardware, sensors, propulsion and software. In order to apply control strategies and obtain controller inputs, determining the hydrodynamic coefficients constitutes an important part of the study. Therefore, two different orbital geometries were modelled in terms of coordinates and formulated with curve fitting method. After the analysis carried out with the Computational Fluid Dynamics (CFD) method and the hydrodynamic data were obtained, three different controllers, namely PID, Linear Quadratic Regulator (LQR) and LQR + Sliding Mode Control (SMC), were designed and the results were compared by performing tests on the simulation model.
Benzer Tezler
- Boyalara ve kaplamalara nano metal oksit katkısının fiziksel, antikorozif ve antibakteriyel etkilerinin incelenmesi
Determination of physical, antiorrosive and antibacterial effects of nano metal oxide additives to paints and coatings
EZGİ KIZILKONCA DURAN
- Balast suyu arıtım sistemlerinin seçiminde KPI (anahtar performans göstergeleri) uygulamaları
KPI (key performance indicators) applications on ballast water treatment systems selection
GÜLÇİN VURAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknolojisi Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA YONSEL
- Çeşitli adsorbanlar ile hümik bileşiklerinin adsorbsiyonu üzerine bir çalışma
Başlık çevirisi yok
SELMA KAYA
- Ölüdeniz'de (Fethiye) alabalığın (Salmo gairdnerii Rich.) deniz suyuna adaptasyonu çalışması
Başlık çevirisi yok
İSMAİL ÇAYANOĞLU
- Karadeniz'de kıyısal Kelvin dalgalarının oluşum mekanizmaları ve özellikleri
Generation mechanisms and propagation properties of the coastal trapped waves in the Black Sea
MÜJDAT AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Deniz BilimleriDokuz Eylül ÜniversitesiDeniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRÜ TURAN BEŞİKTEPE