Abordar la saturación del actuador durante la compensación de fallas en el control de vehículos submarinos basado en modelos
Autores: Macatangay, Xan; Hoseinnezhad, Reza; Fowler, Anthony; Kayastha, Sharmila; Bab-Hadiashar, Alireza
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Abordar la saturación del actuador durante la compensación de fallas en el control de vehículos submarinos basado en modelos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sistemas de control robustos
Vehículo submarino autónomo (AUV)
Fallas del actuador
Reasignación de control
Saturación del actuador
Asignación de control tolerante a fallas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas de control robustos son una necesidad para los sistemas de vehículos submarinos autónomos (AUV) debido a los desafíos que enfrentan durante la operación. Se han desarrollado muchos métodos de diseño de control de AUV para diferentes configuraciones de actuadores, con robustez contra incertidumbres en los parámetros del modelo, perturbaciones ambientales y fallas del sistema. Las fallas del actuador pueden reducir las capacidades físicas de un sistema, lo cual puede ser compensado a través de la reasignación de control. Sin embargo, la mayor asignación de control a los actuadores restantes puede causar saturación del actuador y reducir el rendimiento del controlador. En este trabajo, presentamos una ley de control no lineal basada en el modelo de profundidad-inclinación que considera directamente la saturación del actuador, y un método de asignación de control tolerante a fallas para una configuración de actuadores híbridos de AUV. Se consideran dos tipos de fallas del actuador para un vehículo submarino con una configuración de actuadores híbridos. El controlador propuesto se implementa en un sistema simulado, y su rendimiento de seguimiento de trayectoria se compara con un sistema base sin tolerancia a fallas o saturación. Para determinar la utilidad de los métodos propuestos de control de saturación y tolerancia a fallas, el rendimiento de seguimiento en estas simulaciones se cuantifica en términos del tiempo de establecimiento, los valores máximos posteriores a la falla y la raíz cuadrada media de los errores de profundidad e inclinación.
Descripción
Los sistemas de control robustos son una necesidad para los sistemas de vehículos submarinos autónomos (AUV) debido a los desafíos que enfrentan durante la operación. Se han desarrollado muchos métodos de diseño de control de AUV para diferentes configuraciones de actuadores, con robustez contra incertidumbres en los parámetros del modelo, perturbaciones ambientales y fallas del sistema. Las fallas del actuador pueden reducir las capacidades físicas de un sistema, lo cual puede ser compensado a través de la reasignación de control. Sin embargo, la mayor asignación de control a los actuadores restantes puede causar saturación del actuador y reducir el rendimiento del controlador. En este trabajo, presentamos una ley de control no lineal basada en el modelo de profundidad-inclinación que considera directamente la saturación del actuador, y un método de asignación de control tolerante a fallas para una configuración de actuadores híbridos de AUV. Se consideran dos tipos de fallas del actuador para un vehículo submarino con una configuración de actuadores híbridos. El controlador propuesto se implementa en un sistema simulado, y su rendimiento de seguimiento de trayectoria se compara con un sistema base sin tolerancia a fallas o saturación. Para determinar la utilidad de los métodos propuestos de control de saturación y tolerancia a fallas, el rendimiento de seguimiento en estas simulaciones se cuantifica en términos del tiempo de establecimiento, los valores máximos posteriores a la falla y la raíz cuadrada media de los errores de profundidad e inclinación.