طراحي هدايت بهينه مركزي يك وسيله زيرآبي در خط اثر شناور مدل شده

Design of optimal central guidance of an underwater vehicle in the modeled ship wake

هدف اين مقاله ارائه يك الگوريتم جديد براي هدايت يك وسيله زيرآبي تا رسيدن به هدفش، و نشان دادن مؤثر بودن آن توسط شبيه ­سازي با يك كد رايانه‌اي، است. مقصود از هدف در اينجا، تعقيب كردن يك شناور روي سطح آب است. جهت انجام اين منظور يكي از روشهاي مؤثر و مفيد، تعقيب كردن خط اثر شناور است كه كشتي در پشت سر خود توليد مي­كند. از معايب هدايت خط اثر شناور مي‌توان به حركت زيگزاگي جهت كشف مجدد آن اشاره كرد كه با توجه به كاهش سرعت خطي نزديك شدن به هدف، گاها به آن نرسيده و اصابت و تخريب ناتمام مي‌ماند. به همين علت ايده‌هاي مختلفي براي بهبود حركت در مسير خط اثر شناور مطرح شده است كه هر كدام داراي محاسن و معايبي هستند. در اين مقاله يك الگوريتم هدايت جديد براي حركت وسيله زيرآبي در مركز خط اثر، كه هدايت مركزي ناميده شده است، معرفي شده كه مسيري بهينه را نتيجه مي‌دهد كه با استفاده از مباني هندسي مركز خط اثر را در فاز هدايت به صورت يك خط مركزي تعيين نموده سپس با استفاده از روش بهينه كمترين تلاش مسيري براي وسيله تا خط مركزي ارائه مي‌شود. همچنين براي اعتبارسنجي اين روش، خط اثر يك كشتي مدلسازي و برنامه‌نويسي شده و كد آن در برنامه هدايت، براي شبيه­سازي عملكرد اين روش استفاده شده است.

The purpose of this paper is to provide a new algorithm for guidance of an underwater vehicle to reach its target, and demonstrate its effectiveness by simulation with a computer code. The meant of target in here is to chase a ship on the surface of the water. In order to do this, one of the most effective methods is to follow the ship wake which produced behind it. Disadvantages of wake guidance can be mentioned as zigzag motion for rediscovering the wake in its path which according to the decreasing linear speed of approaching the target, sometime it doesn't reach the target and collision fails. Therefore, various ideas, with both positive and negative aspects, have been introduced to improve movement in the wake path. In this paper, a new guidance algorithm for running an underwater vehicle at the center of wake, which is named central guidance, is introduced that results an optimal path that by using geometric bases, determining the center of the wake in guidance phase like a central line. Then, using the optimal least effort method, the path to central line is presented. Also, to test this method, the wake of a ship is modeled and programmed and its code is used in the guidance program to simulate the performance of this method.