كنترل رديابي شناورهاي سطحي بدون سرنشين به روش مُد لغزشي غيرخطي در حضور موانع ثابت و متحرك

Tracking Control of Unmanned Surface Vessels with Nonlinear Sliding Mode Method in Presence of Fixed & Moving Obstacles

در اين مقاله، به كنترل رديابي شناورهاي سطحي بدون سرنشين با استفاده از روش كنترل مقاوم مُد لغزشي در حضور موانع ثابت و متحرك پرداخته شده است. مدل رياضياتي شناورها به صورت سه درجه آزادي بوده و تنها شامل سينماتيك و ديناميك مربوط به راستاهاي طولي، عرضي و دوران حول محور قايم است. اين شناورها به صورت زير– تحريك كنترل مي شوند؛ يعني با آن كه سه درجه آزادي دارند؛ اما تنها به دو محرك در راستاهاي طولي و دوران حول قايم مجهزند. ما از روش كنترل مُد لغزشي استفاده كرده ايم و دو سطح لغزش مرتبه اول و دوم كه توابعي از خطاهاي رديابي هستند، براي راستاهاي طولي و دوران حول قايم تعريف كرده ايم و با روش پايداري لياپانوف، پايداري ديناميك خطا را اثبات كرده ايم. سپس، موانع ثابت و متحركي را در مسير شناور قرار داده ايم تا توانمندي شناور را در عبور ايمن از آن ها محك بزنيم. در پايان، شبيه سازي هاي عددي پياده سازي شده اند تا صحت عملكرد كنترل كننده ها را نشان دهند.

In this paper, tracking control of unmanned surface vessels by using the robust mode sliding control in the presence of fixed and moving obstacles are investigated. The mathematical model of vessels is in three degree of freedom (3DOF) and only contains the kinematics and dynamics of relevant to surge, sway and yaw. These vessels are controlled in under actuated manner; although they have (3DOF), but only are equipped to two actuators in direction of surge and yaw. Next, we are used the mode sliding control method and introduced the first and second order of sliding surfaces as a function of tracking errors in direction of surge and yaw. Based on Lyapunov stability method, stability of dynamics of error has been proven. Then, we have put the fixed and moving obstacles in the trajectory of vessels to examine the safe crossing ability of them. Finally, numerical simulations are implemented to demonstrate the validity of proposed controllers.