Un nuevo control de formación adaptativo basado en redes neuronales para el transporte cooperativo de una carga submarina utilizando una flota de UUVs
Autores: Pang, Wen; Zhu, Daqi; Chen, Mingzhi; Xu, Wentao; Wang, Bin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un nuevo control de formación adaptativo basado en redes neuronales para el transporte cooperativo de una carga submarina utilizando una flota de UUVs
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Cooperativo
Submarino
Carga útil
Transporte
UUVs
Formación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo estudia el problema de transporte cooperativo de carga submarina para múltiples vehículos submarinos no tripulados (UUV) que operan en un espacio de trabajo restringido con obstáculos tanto estáticos como dinámicos. Se ha presentado un novedoso algoritmo de control de formación cooperativa en este documento para el transporte de una gran carga en escenarios submarinos. Más precisamente, utilizando las ventajas de la cooperación en formación de múltiples UUV, basado en la teoría de grafos de rigidez y la tecnología de retroceso, se controla la distancia entre cada UUV, así como entre el UUV y la carga transportada, para formar una estructura rígida tridimensional de modo que la carga permanezca equilibrada y estable, coordinando el transporte de objetos dentro del área factible del espacio de trabajo. Además, se utiliza una red neuronal (NN) para mantener la estabilidad del sistema a pesar de no linealidades y perturbaciones desconocidas en la dinámica del sistema. Adicionalmente, basado en el algoritmo de flujo de fluido interferido, se planificó una trayectoria de movimiento libre de colisiones para los sistemas de formación. El esquema de control también realiza una reconfiguración de formación en tiempo real de acuerdo con el tamaño y la posición de los obstáculos en el espacio, mejorando así la flexibilidad del manejo cooperativo. La uniformidad de la acotación última de los errores de distancia de formación se demuestra de manera integral utilizando la teoría de estabilidad de Lyapunov. Finalmente, los resultados de la simulación muestran que los UUV pueden formar y mantener rápidamente la formación deseada, transportar la carga a lo largo de la trayectoria planificada para desplazarse en entornos con múltiples obstáculos, verificar la viabilidad del método propuesto en este documento y lograr el propósito del transporte colaborativo de grandes cargas submarinas por múltiples UUV y su entrega específica.
Descripción
Este artículo estudia el problema de transporte cooperativo de carga submarina para múltiples vehículos submarinos no tripulados (UUV) que operan en un espacio de trabajo restringido con obstáculos tanto estáticos como dinámicos. Se ha presentado un novedoso algoritmo de control de formación cooperativa en este documento para el transporte de una gran carga en escenarios submarinos. Más precisamente, utilizando las ventajas de la cooperación en formación de múltiples UUV, basado en la teoría de grafos de rigidez y la tecnología de retroceso, se controla la distancia entre cada UUV, así como entre el UUV y la carga transportada, para formar una estructura rígida tridimensional de modo que la carga permanezca equilibrada y estable, coordinando el transporte de objetos dentro del área factible del espacio de trabajo. Además, se utiliza una red neuronal (NN) para mantener la estabilidad del sistema a pesar de no linealidades y perturbaciones desconocidas en la dinámica del sistema. Adicionalmente, basado en el algoritmo de flujo de fluido interferido, se planificó una trayectoria de movimiento libre de colisiones para los sistemas de formación. El esquema de control también realiza una reconfiguración de formación en tiempo real de acuerdo con el tamaño y la posición de los obstáculos en el espacio, mejorando así la flexibilidad del manejo cooperativo. La uniformidad de la acotación última de los errores de distancia de formación se demuestra de manera integral utilizando la teoría de estabilidad de Lyapunov. Finalmente, los resultados de la simulación muestran que los UUV pueden formar y mantener rápidamente la formación deseada, transportar la carga a lo largo de la trayectoria planificada para desplazarse en entornos con múltiples obstáculos, verificar la viabilidad del método propuesto en este documento y lograr el propósito del transporte colaborativo de grandes cargas submarinas por múltiples UUV y su entrega específica.