کنترل عمق یک زیر دریایی بدون سرنشین با دو درجه آزادی با استفاده از کنترل کننده مود لغزشی فازی

نوع مقاله: کوتاه

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، موسسه غیرانتفاعی آمل

2 استادیار گروه مهندسی برق، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مازندران، بابلسر

چکیده

مدل زیردریایی بدون سرنشین یک سیستم غیرخطی است که برای کنترل عمق آن روش های مختلفی ارائه شده است. کنترل مود لغزشی یک روش کنترل مقاوم فیدبک حالت برای سیستم های غیرخطی است که ساختار آن برای رسیدن به عملکرد مطلوب تغییر پیدا می کند. در این روش کنترلی، فرض بر این است که فرآیند کنترل می تواند به صورت آنی از یک ساختار به ساختار دیگر تغییر کند، اما در عمل به دلیل تاخیر محاسباتی و محدودیت در عملگرها، تغییر آنی امکان پذیر نبوده و در نتیجه این موضوع منجر به ایجاد پدیده چترینگ در سیگنال کنترل می شود. در این مقاله کنترل عمق یک سیستم زیردریایی بدون سرنشین با دو درجه آزادی مد نظر قرار گرفته است. نشان داده می شود که استفاده از کنترلر مود لغزشی برای کنترل عمق سیستم تحت مطالعه، منجر به پدیده چترینگ خواهد شد. برای رفع مشکل چترینگ در سیستم مورد مطالعه، سعی شده است تا از کنترل مود لغزشی فازی استفاده گردد. شبیه سازی ها نشان می دهد که مشکلات روش مود لغزشی در کنترل عمق، با استفاده از تکنیک های فازی برطرف شده و سیستم به نحو مطلوبی کنترل می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Depth control of an unmanned underwater vehicle with two degree of freedom using fuzzy sliding mode control

نویسندگان [English]

  • Jamal Ghasemi 1
  • Y Abdi 2
چکیده [English]

Unmanned underwater model is a non-linear system that various methods have been proposed for the depth control. Sliding mode control (SMC) is a state feedback robust control for non-linear systems that will change its structure to achieve optimal performance. In this method, it is assumed that the process control can be instantly changed from one structure to another structure. In classic SMC, Computational delays and restrictions on operators leads to the phenomenon of chattering in control signal. In this paper, depth control of an unmanned underwater vehicle system of two degrees of freedom is considered. It is shown that the use of the sliding mode controller for the depth controlling of the system under study, will lead to the chattering phenomenon. To solve the problem for the system under study, there is tried to use the fuzzy sliding mode control. Simulation results indicates that the fuzzy sliding mode method is solved the problem in which the system properly is controlled with low chattering control signal.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Unmanned underwater
  • sliding mode control
  • Fuzzy
  • Chattering
[1] Ji, Hong Li. Pan, Mook Lee. "Design of an adaptive nonlinear controller for depth
control of an autonomous underwater vehicle", Ocean Engineering. Vol. 32, pp. 2165-2181, December. 2005.

[2] Wallace, M, Bessa. Max, S, Dutra. Edwin,Kreuzer. "Depth control of remotely operated underwater vehicles using an adaptive fuzzy sliding mode controller", Journal of Robotics and Autonomous Systems. Vol. 56, pp. 671, November. 2007.

[3] Seung, Keon, Lee. Kyoung, Ho, Sohn.  Seung, Woo, Byun.  Joon, Young, Kim. "Modeling and controller design of manta-type unmanned underwater test vehicle",   Journal of Mechanical Science andTechnology. Vol. 23, pp. 987-990, April. 2009.

[4] Hyeong, Dong Kim. Seung, Woo Byun. Seung, Keon Lee. "Mathematical modeling andexperimental test of Mantatype unmanned underwater vehicle", IEEE Symposium on Scientific Use of Submarine Cables and Related Technologies, pp. 1-4, April.  2011.

[5] Maalouf, D. Tamanaja, I. Campos, E. Chemori, A. Creuze,  V. Torres, J. Lozano, R. "from PD to nonlinear adaptive depth control of a tethered autonomous underwater vehicle", Symposium on System Structure and Control, Vol. 46, pp. 743-748, February. 2013.

[6] Qingmei, Li. Shaorong, Xie. Yan, Peng. Jianfeng, Shi. Peng, Wu. Jiqing, Chen. Jun, Luo. Jason, Gu. "Depth adjuster design and control for an underwater vehicle", IEEE  International Conference on Information and Automation. pp. 769-772, July. 2014.

[7] Ajmal, M,S. Labeeb, M. Deepak, V. Dev. "fractional order PID controller for depth control of autonomous underwater vehicle using frequency response shaping approach", IEEE International Conference on Magnetics, Machines and Drives. pp. 1-6, July. 2014.

[8] Yoong, Siang, Song. Mohd, Rizal, Arshad. "Sliding mode depth control of a hovering autonomous underwater vehicle", IEEE International Conference on Control System, Computing and Engineering. pp. 435-440, November. 2015.

[9] Yue, Wang. Yue, Shen. Kaihong, Wang. Qixin, Sha. Bo, He. Tianhong, Yan. "Fuzzy controller used smoothing function for depth control of autonomous underwater vehicle", IEEE International Conference on Ocean Engineering. pp. 1-5, April. 2016.

[10] Slotin, J. J. "Applied Nonlinear Control", Prentice-Hall Inc., New York, 1991.

[11] Wilfrid, P. Jean, P. P. "Sliding Mode Control in Engineering",Marcel dekker Inc., New York, 2002.

[12] "سیستم‌های فازی و کنترل فازی" لی ونگ، ترجمه دکتر محمد تشنه لب، نیما صفارپور و داریوش افیونی، انتشارات خواجه نصیرالدین طوسی، چاپ هشتم 1392.