Control de Seguimiento de Trayectoria Tridimensional para AUV Subactuados Basado en Observador de Corriente Oceánica
Autores: He, Long; Zhang, Ya; Li, Shizhong; Li, Bo; Yuan, Zeihui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Control de Seguimiento de Trayectoria Tridimensional para AUV Subactuados Basado en Observador de Corriente Oceánica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Entorno marino
Vehículos Submarinos Autónomos
AUVs
Controladores de seguimiento de trayectoria
Control por modo deslizante de retroceso
Corrientes oceánicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En el entorno marino, las características de movimiento de los Vehículos Submarinos Autónomos (AUV) están influenciadas por factores desconocidos como las corrientes oceánicas variables en el tiempo, lo que amplifica la complejidad involucrada en el diseño de controladores de seguimiento de trayectorias. En este estudio, se ha desarrollado un método de control por modo deslizante de retroceso basado en un observador de corrientes y un observador de perturbaciones no lineales (NDO), abordando el problema de seguimiento de trayectorias en 3D para AUV que operan en el entorno oceánico. Teniendo en cuenta incertidumbres como las corrientes oceánicas variables, esta investigación establece los modelos cinemáticos y dinámicos del AUV y formula el error de seguimiento dentro del sistema de coordenadas de Frenet-Serret. El controlador cinemático se diseña a través del método de línea de visión y el método de retroceso, y el controlador dinámico se desarrolla utilizando el observador de perturbaciones no lineales y el método de control por modo deslizante integral. Además, se desarrolla un observador de corrientes oceánicas para la estimación en tiempo real de las velocidades de las corrientes, mitigando así los efectos de las corrientes oceánicas en el rendimiento de navegación. El análisis teórico confirma la estabilidad asintótica del sistema, mientras que la simulación numérica atestigua la eficacia y robustez del método propuesto en el seguimiento de trayectorias en 3D.
Descripción
En el entorno marino, las características de movimiento de los Vehículos Submarinos Autónomos (AUV) están influenciadas por factores desconocidos como las corrientes oceánicas variables en el tiempo, lo que amplifica la complejidad involucrada en el diseño de controladores de seguimiento de trayectorias. En este estudio, se ha desarrollado un método de control por modo deslizante de retroceso basado en un observador de corrientes y un observador de perturbaciones no lineales (NDO), abordando el problema de seguimiento de trayectorias en 3D para AUV que operan en el entorno oceánico. Teniendo en cuenta incertidumbres como las corrientes oceánicas variables, esta investigación establece los modelos cinemáticos y dinámicos del AUV y formula el error de seguimiento dentro del sistema de coordenadas de Frenet-Serret. El controlador cinemático se diseña a través del método de línea de visión y el método de retroceso, y el controlador dinámico se desarrolla utilizando el observador de perturbaciones no lineales y el método de control por modo deslizante integral. Además, se desarrolla un observador de corrientes oceánicas para la estimación en tiempo real de las velocidades de las corrientes, mitigando así los efectos de las corrientes oceánicas en el rendimiento de navegación. El análisis teórico confirma la estabilidad asintótica del sistema, mientras que la simulación numérica atestigua la eficacia y robustez del método propuesto en el seguimiento de trayectorias en 3D.