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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Controle de trajetórias de um veículo submarino autônomo com estados estimados
Title Alternative: Trajectory tracking control of an autonomous underwater vehicle with filtered states
Author: Falchetto, Vinícius Bomfim, 1988-
Advisor: Ferreira, Janito Vaqueiro, 1961-
Abstract: Resumo: Este trabalho tem como objetivo desenvolver um sistema de controle para um veículo autônomo submarino (AUV) de pequeno porte, cujos estados são estimados sob a presença de correntes marinhas. Geralmente, as soluções empregadas para o controle de AUVs utilizam controladores simples, baseados em modelos lineares e que necessitam de ajuste dependendo da missão do veículo. Outras soluções empregam controladores complexos, com garantias de estabilidade e que demandam alta capacidade computacional para serem implementados. Apesar de utilizar a técnica de controle não linear de linearização por realimentação, o sistema de controle desenvolvido é simples de implementar e ajustar. Por se tratar de um sistema embarcado, que pode se orientar sem restrição (veículo manobrável), um modelo matemático que considera a representação de quaternions é construído. Neste controlador tanto o loop de linearização quanto o de rastreamento utilizam o conhecimento dos estados do veículo, que não estão disponíveis diretamente. Assim sendo, um filtro de estimação de estados, que considera a limitação do AUV de possuir somente um sensor de pressão e uma unidade inercial, é implementado e seu desempenho é avaliado. Além disso, o sistema de controle necessita compensar as correntes marinhas, assumidas aqui constantes, para ser capaz de rastrear trajetórias. Portanto, uma análise de aplicação de filtros complementares, na estimação das correntes marinhas, é realizada, e um algoritmo é aplicado ao sistema de controle para a compensação dessas correntes marinhas . Os algoritmos de controle, filtragem de estados e filtragem de correntes marinhas implementados representam um avanço no sentido de criar veículos submarinos capazes de operar autonomamente nos mais diversos ambientes aquáticos

Abstract: This work¿s objective is to develop a control system for an underwater autonomous vehicle (AUV) with state estimation and ocean currents. Usually, for the AUV control simple controllers based on linear models that require manual tunning, or complex controllers based on nonlinear theory, that are computationally demanding, are used. The developed control system is simple to implement and adjust despite using nonlinear feedback linearization theory. Since it is an embedded system and is maneuverable, a mathematical model that considers the quaternions representation is build. In this controller, both the linearization loop and the tracking controller need to know the states of the vehicle, which are not directly available. Thus, a filtering algorithm, which considers only embedded sensors, is implemented and its performance assessed. Furthermore, the control system has to compensate the ocean currents to be able to track trajectories. Therefore, complementary filter theory is studied and its application on the problem of ocean currents estimation is analysed. The implemented algorithm is applied on the control system to compensate the currents. The algorithms developed for the control system represent an advance in order to create underwater vehicles capable of operating autonomously on various aquatic environments
Subject: Controle automático
Navegação de robôs móveis
Estimação de estado generalizado
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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