توضیحات
طراحی کنترلکننده مقاوم تناسبی-(تناسبی-مشتقگیر) برای وسیلهی خودران زیردریایی با استفاده از نظریه بازخورد کمی در صفحه غوطهوری
عنوان اصلی مقاله:
Design of Robust Proportional-(Proportional-Derivative) Controller for an Autonomous Underwater Vehicle Using Quantitative Feedback Theory in the Diving Plane
شبیه سازی در محیط سیمولینک متلب 2020a انجام شده است
دارای گزارش ورد 17 صفحه ای می باشد.
ترجمه چکیده مقاله:
در این مقاله، یک کنترلکننده مقاوم تناسبی-(تناسبی-مشتقگیر) برای وسیلهی نقلیهی خودران زیردریایی (AUV) با استفاده از نظریه بازخورد کمی (QFT) در حضور عدمقطعیتهای دینامیکی و اغتشاشات در حرکت در صفحهی عمق طراحی شده است. کنترلکننده بهصورت حلقه بازخورد آبشاری طراحی شده و در آن عدمقطعیتهای پارامتری، جریانهای اقیانوسی، امواج دریایی و خطای سطوح کنترلی (فینها) در نظر گرفته شدهاند. کنترلکننده تناسبی-مشتقگیر (PD) برای کنترل زاویه گام (pitch) وسیله استفاده شده و حلقه بیرونی با کنترلکننده تناسبی (P) عمق را کنترل میکند.
از آنجایی که تنظیم کلاسیک ضرایب کنترلکنندههای P و PD در حضور عدمقطعیتها و اغتشاشات، فرآیندی پیچیده و زمانبر است، در این تحقیق از روش QFT به عنوان یک تکنیک مقاوم استفاده شده است. پایداری سیستم در فرآیند طراحی لحاظ شده و مراحل طراحی بر اساس معادلات خطیشدهی حرکت انجام شدهاند. اما عملکرد کنترلکننده طراحیشده بهصورت عددی روی مدل غیرخطی سیستم شبیهسازی شده است.
نتایج شبیهسازی نشان میدهند که کنترلکننده P-(PD) طراحیشده بر پایه QFT، پایداری مقاوم، حذف مناسب اغتشاشات و رهگیری دقیق ورودی مرجع را در بازهای از عدمقطعیتهای پارامتری وسیلهی زیردریایی فراهم میکند.
توضیحات پروژه کنترلکننده مقاوم P-(PD) برای AUV
در این پروژه مدل شکل 23 مقاله شبیه سازی گردیده و شکل های 24 تا 30 مقاله بدست آمده است.
برای هر شکل یک پوشه در فایلهای پروژه موجود است. در گزارش ورود توضیحات در مورد سیمولینک و ام فایل پروژه و همچنین نتایج بدست آمده از شبیه سازی آورده شده است.
📊 نتایج شبیهسازی مقاله در محیط متلب (مطابق شکلهای مقاله)
در ادامه میتوانید نمودارها و خروجیهای بهدستآمده از شبیهسازی مقاله در نرمافزار MATLAB را مشاهده کنید. این نتایج مطابق با شکلهای ۲۴ تا ۳۰ مقاله هستند و عملکرد کنترلکننده مقاوم P-(PD) مبتنی بر نظریه QFT را در حضور اغتشاش و عدم قطعیت نشان میدهند.
شکل 24 – پاسخ عمق به ورودی پله در شرایط بدون اغتشاش
توضیح: کنترلکننده طراحیشده توانسته است عمق مورد نظر را با پایداری بالا و بدون نوسان قابلتوجه دنبال کند.
ملاحظه می شود که عمق به خوبی سیگنال مرجع را تعقیب کرده و رفتار زاویه تتا هم بسیار شبیه مقاله شده است (حتی بازه آن). در ورودی کنترلی قدری تفاوت وجود دارد که به دلیل همان بلوک rate limiter و سایر متغیرهای مجهول است ولی با این حال می بینید که خروجی عمق و تتا بسیار شبیه به مقاله شده اند و همین مهم است و خود ورودی کنترلی هم در بازه مطلوب می باشد.
Fig. 25. AUV response to 10 m depth change without any disturbance to the system
توضیح: واکنش زاویه گام سیستم نسبت به ورودی پله در شرایط بدون اغتشاش
Fig. 26. Control system performance and AUV response to the depth change without any disturbance to the system
پاسخ عمق – در حضور اغتشاش ناشی از موج
توضیح: عملکرد سیستم در مقابله با اغتشاشات خروجی و توانایی حذف نویز و بازیابی سریع.
Fig. 27. Control system performance and AUV response to 10 m depth change despite parametric uncertainty and without any disturbance to the system
پاسخ زاویه گام – همراه با اغتشاش موجی
توضیح: بررسی پایداری سیستم در کنترل زاویه گام تحت اغتشاش.
از این شکل تا انتها، هر چقدر تعداد دفعات تکرار حلقه for بیشتر شود، نمودارها تو پر تر می شوند. به علاوه با افزایش بازه عدم قطعیت پارامتری، بر روی محور x هم قدری نمودار کشیده تر می شود. توضیحات دیگر مانند قبل است.
Fig. 28. Control system performance and AUV response to 10 m depth change despite both parametric uncertainty and input disturbance as a random error in the range of ±1deg fin angle
پاسخ عمق – با خطای ورودی (فین)
توضیح: توانایی کنترلکننده در کاهش اثر خطای ورودی و دنبالکردن ورودی مرجع.
به نمودار قرمز رنگ که در زیر نمودار آبی ورودی کنترلی ظاهر شده دقت کنید (همانند مقاله).
Fig. 29. Control system performance and AUV response to 10 m depth change despite both parametric uncertainty and output disturbance as a sine wave with a height of 1 m and a frequency of 0.74 rad/sec
پاسخ زاویه گام – با خطای سطح کنترلی
توضیح: عملکرد پایدار در حضور عدم دقت مکانیزم کنترل فین.
به نمودار سبز رنگ که در زیر نمودار آبی عمق ظاهر شده دقت کنید (همانند مقاله).
به موج های سینوسی دقت کنید (همانند مقاله).
Fig. 30. Control system performance and AUV response to 10 m depth change despite parametric uncertainty and simultaneous existence of input disturbance as a random error in the range of ±1deg fin angle and output disturbance as a sine wave with a height of 1 m and frequency 0.74 rad/sec.
به نمودار قرمز رنگ که در زیر نمودار آبی ورودی کنترلی ظاهر شده دقت کنید (همانند مقاله).
به نمودار سبز رنگ که در زیر نمودار آبی عمق ظاهر شده دقت کنید (همانند مقاله).
به موج های سینوسی دقت کنید (همانند مقاله).
همانظور که مشاهده میشود نتایج مطلوبی از شبیه سازی شکل 23 مقاله بدست آمده است.
شاید به موارد زیر نیز علاقه مند باشید:
- طراحی کنترلکننده PID تطبیقی برای سیستمهای غیرخطی
- تخمین فیلتر کالمن مقاوم از زیردریایی مستقل در حضور خطاهای حسگر
- طراحی کنترل کننده LQR و LQG و فیلتر کالمن برای زیردریایی فونیکس
- شبیه سازی با متلب و انجام پروژه با متلب
- ماشین های القایی متقارن در متلب
کلیدواژه:
Autonomous underwater vehicle, proportional-(proportional-derivative) control, Quantitative feedback theory
شبیه سازی کنترلکننده مقاوم P-(PD) برای AUV در صفحه غوطهوری با روش QFT با متلب
طبق توضیحات فوق توسط کارشناسان سایت متلبی تهیه شده است و به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.
سفارش انجام پروژه مشابه
درصورتیکه این محصول دقیقا مطابق خواسته شما نمی باشد،.
با کلیک بر روی کلید زیر پروژه دلخواه خود را سفارش دهید.
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.