بررسي اثر ديناميك پيشرانه بر رفتار حلقه باز و حلقه بسته يك ربات زيرآبي كنترل از راه‌ دور

Thruster dynamics effects investigation on open loop and close loop behaviors of an Underwater Remotely Operated Vehicle

در اين مقاله، در ابتدا پاسخ ديناميكي يك نوع پيشرانه خاص مورد استفاده در ربات‌هاي زيرآبي كنترل از راه دور توسط تست‌هاي عملي و آزمايشگاهي استخراج شده‌است. بر اساس نتايج حاصل از تست‌ها و تحليل‌هاي ديناميكي، ديناميك‌هاي غالب و محدودكننده پيشرانه به دو بخش ديناميك‌هاي اشباع و ناحيه مرده تقسيم و در هر مورد مدل ديناميكي مربوطه ارائه شده است. در ادامه اثر ديناميك پيشرانه‌ها در رفتار ديناميكي حلقه باز و حلقه بسته يك ربات زيرآبي مورد بررسي قرار گرفته است. در اين بخش، با تعريف سناريو‌‌هاي مختلف مبتني بر عملكرد عملياتي ربات‌، پاسخ ديناميكي ربات با حالت پيشرانه ايده‌آل مقايسه شده‌است. نتايج حاصل از شبيه‌سازي و تحليل‌هاي ديناميكي ارايه شده در اين مقاله بيانگر اين است كه ديناميك اشباع، نيروي توليدي هر پيشرانه را محدود نموده و به تبع آن سرعت حركت ربات كاهش يافته و ديناميك رفتار حركتي ربات كند مي‌گردد. همچنين ديناميك ناحيه مرده باعث تاخير در اجراء فرامين شده و زمان پاسخ ديناميكي ربات افزايش مي‌يابد. علاوه بر آن دقت و سرعت كنترل‌كننده‌ها را در فرآيند تثبيت عمق و سمت كاهش مي‌دهد

In this paper, dynamic responses of a specific thruster used in Remotely Operated Vehicles (ROVs) have been extracted through experimental and laboratory tests. Based on the experimental results and dynamic analysis, thruster dominant dynamics have been determined and divided into saturation, and dead-zone effect dynamics. Then, elaborated dynamics have been mathematically modeled to simulate an appropriate dynamic model for thrusters. In the following, the effects of determined dynamics of thrusters have been studied on both open loop and close loop ROV dynamic analysis. Hence, by defining some scenarios based on practical ROV’s operations, its dynamic responses have been analyzed under both ideal and proposed thruster model. Simulation results and dynamic analysis elaborate that saturation effect confines generating force of thrusters yielding to decline ROV’s speed and decelerates its dynamic behavior response time. In addition, dead-zone effect dynamic causes a delay in the execution of applied commands. Therefore, it provides a gradual increase in dynamic response time of the ROV. Furthermore, it also declines the accuracy of the both depth and head regulators.