ايجاد امن ترين مسير جهت حركت يك وسيله نقليه زيرسطحي با استفاده از الگوريتم بهينه سازي تجمع ذرات و هدايت آن در مسير توليد شده به وسيله كنترل كننده فازي

Safe path planning and control of an Unmanned Underwater Vehicle (UUV) using particle swarm optimization and fuzzy logic control method

در اين تحقيق ايجاد مسير امن و هموار كه داراي كمترين ميزان تهديد به خطر است براي وسايل نقليه زير سطحي در نظر گرفته شده است. براي اين منظور توابع هموار و پيوسته‌ي سه گانه اي با ماهيت سينوسي تعريف شده اند كه نشان دهنده مسير در فضاي سه بعدي هستند و سپس پارامترهاي اين توابع با استفاده از روش بهينه سازي تجمع ذرات، جهت ايجاد مسير امن بدست آورده شده است. براي هر نقطه از محيط، مقداري به عنوان خطر در آن نقطه در نظر گرفته شده است. تابع هدف جهت بهينه سازي، انتگرال مقدار خطر بر روي مسير توليد شده مي باشد. مسير توليد شده با روشي به سيگنال هاي مطلوب جهت كنترل وسيله تبديل شده است، همچنين وسيله نقليه زير سطحي با آرايش جديدي از پيشران ها مدل گرديده است، سپس با طراحي كنترل كننده فازي چند ورودي چند خروجي، وسيله نقليه در مسير توليد شده كنترل شده است. از آنجايي كه براي طراحي اين كنترل كننده از پارامترهاي سيستم ديناميكي وسيله نقليه استفاده نشده است، نسبت به نامعيني هاي سيستم مقاوم است. در آخر سه محيط با پيچيدگي هاي متفاوت جهت نشان دادن عملكرد فرآيند توليد مسير در نظر گرفته شده است كه نتايج بدست آمده نشان دهنده عملكرد مطلوب اين روش جهت ايجاد مسير امن و هموار براي محيط هاي داراي خطر و همچنين طراحي كنترل كننده مناسب مي‌باشد.

In this study a safe and smooth path planning containing the slightest risk is considered for an Unmanned Underwater Vehicle (UUV). To do so, three smooth and continuous functions resembling the three dimensional path are introduced and then their parameters are optimized using the particle swarm optimization method to find the safest possible path. For each point in space a numeric value is considered as vulnerability and the objective function is the integral of the vulnerability over the path produced. This path forms controlling signals which, through a TSK fuzzy controller, the UUV is guided. The new arrangement of the propulsion vehicle subsurface was modeled. Since for the design of the controller the parameters of the Under Water Vehicle dynamic system is not used, the control system is robust with respect to parameter uncertainties. In the last section three environments with different complexities are considered to illustrate the creating process’s performance of the path and it is concluded that this method demonstrates desired performance in the development of a safe and smooth path through a harmful environment and design of an adequate controller.