Comparação entre estratégias de controle de movimento para um veículo submarino autônomo

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Santana, Érika Felipes de Miranda
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Veículo submarino autônomo
Guiagem
Controle preditivo baseado em modelo
Controle deslizante
Engenharia elétrica
Diretoria-Geral do Material da Marinha (DGMM)
Link de acesso: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/847172
Resumo: Apresenta-se, nesta dissertação, a comparação das técnicas Controle Proporcional-Integral-Derivativo (PID), Controle em Modo Deslizante (SMC - Sliding Mode Control) e Controle Preditivo baseado em Modelo (MPC - Model Predictive Control) aplicadas no controle de direção de um Veículo Submarino Autônomo (VSA) no formato de torpedo. A modelagem dinâmica do VSA é explicitada e para o projeto dos controladores o modelo desacoplado com três graus de liberdade é utilizado. A técnica SMC foi escolhida devido à sua robustez às incertezas paramétricas associadas às dinâmicas não modeladas e rejeição aos distúrbios externos, já a técnica MPC foi selecionada por lidar com sistemas de múltiplas entradas e saídas que podem ter interdependências entre si e por lidar bem com restrições de entradas e saídas. A comparação das técnicas de controle foi realizada por meio de simulações de acompanhamento da referência, considerando cenários com distúrbios e sob a influência de correntes marítimas. A integral do erro e o consumo de energia foram utilizados como métricas de avaliação. As técnicas de controle analisadas apresentam bons resultados para o controle de direção, tendo o MPC demonstrado melhor desempenho.
id MB_d42352dece60fc988d253c54fcc42156
oai_identifier_str oai:www.repositorio.mar.mil.br:ripcmb/847172
network_acronym_str MB
network_name_str Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)
repository_id_str
spelling Comparação entre estratégias de controle de movimento para um veículo submarino autônomoVeículo submarino autônomoGuiagemControle preditivo baseado em modeloControle deslizanteEngenharia elétricaDiretoria-Geral do Material da Marinha (DGMM)Apresenta-se, nesta dissertação, a comparação das técnicas Controle Proporcional-Integral-Derivativo (PID), Controle em Modo Deslizante (SMC - Sliding Mode Control) e Controle Preditivo baseado em Modelo (MPC - Model Predictive Control) aplicadas no controle de direção de um Veículo Submarino Autônomo (VSA) no formato de torpedo. A modelagem dinâmica do VSA é explicitada e para o projeto dos controladores o modelo desacoplado com três graus de liberdade é utilizado. A técnica SMC foi escolhida devido à sua robustez às incertezas paramétricas associadas às dinâmicas não modeladas e rejeição aos distúrbios externos, já a técnica MPC foi selecionada por lidar com sistemas de múltiplas entradas e saídas que podem ter interdependências entre si e por lidar bem com restrições de entradas e saídas. A comparação das técnicas de controle foi realizada por meio de simulações de acompanhamento da referência, considerando cenários com distúrbios e sob a influência de correntes marítimas. A integral do erro e o consumo de energia foram utilizados como métricas de avaliação. As técnicas de controle analisadas apresentam bons resultados para o controle de direção, tendo o MPC demonstrado melhor desempenho.In this study, we compare Proportional-Integral-Derivative Control (PID), Sliding Mode Control (SMC) and Model Predictive Control (MPC) techniques applied to the steering control of a torpedo-shaped Autonomous Underwater Vehicle (AUV). The dynamic modeling of the AUV is presented, utilizing a decoupled model with three degrees of freedom for controller design. SMC was chosen for its robustness against parametric uncertainties, unmodeled dynamics, and its ability to reject external disturbances. MPC was selected for its capability to manage multiple inputoutput systems with interdependencies and to handle input and output constraints. The comparison of control techniques was carried out through reference tracking simulations, considering scenarios with disturbances and under the influence of sea currents. The integral of the error and energy consumption were used as evaluation metrics. The results indicate that all analyzed control techniques perform well in motion control tasks, with MPC demonstrating superior performance.Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)Gomes, Afonso Celso Del NeroSantana, Érika Felipes de Miranda2024-10-30T17:16:08Z2024-10-30T17:16:08Z2024info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/847172info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)instname:Marinha do Brasil (MB)instacron:MB2025-08-26T18:42:24Zoai:www.repositorio.mar.mil.br:ripcmb/847172Repositório InstitucionalPUBhttps://www.repositorio.mar.mil.br/oai/requestdphdm.repositorio@marinha.mil.bropendoar:2025-08-26T18:42:24Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB) - Marinha do Brasil (MB)false
dc.title.none.fl_str_mv Comparação entre estratégias de controle de movimento para um veículo submarino autônomo
title Comparação entre estratégias de controle de movimento para um veículo submarino autônomo
spellingShingle Comparação entre estratégias de controle de movimento para um veículo submarino autônomo
Santana, Érika Felipes de Miranda
Veículo submarino autônomo
Guiagem
Controle preditivo baseado em modelo
Controle deslizante
Engenharia elétrica
Diretoria-Geral do Material da Marinha (DGMM)
title_short Comparação entre estratégias de controle de movimento para um veículo submarino autônomo
title_full Comparação entre estratégias de controle de movimento para um veículo submarino autônomo
title_fullStr Comparação entre estratégias de controle de movimento para um veículo submarino autônomo
title_full_unstemmed Comparação entre estratégias de controle de movimento para um veículo submarino autônomo
title_sort Comparação entre estratégias de controle de movimento para um veículo submarino autônomo
author Santana, Érika Felipes de Miranda
author_facet Santana, Érika Felipes de Miranda
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Gomes, Afonso Celso Del Nero
dc.contributor.author.fl_str_mv Santana, Érika Felipes de Miranda
dc.subject.por.fl_str_mv Veículo submarino autônomo
Guiagem
Controle preditivo baseado em modelo
Controle deslizante
Engenharia elétrica
Diretoria-Geral do Material da Marinha (DGMM)
topic Veículo submarino autônomo
Guiagem
Controle preditivo baseado em modelo
Controle deslizante
Engenharia elétrica
Diretoria-Geral do Material da Marinha (DGMM)
description Apresenta-se, nesta dissertação, a comparação das técnicas Controle Proporcional-Integral-Derivativo (PID), Controle em Modo Deslizante (SMC - Sliding Mode Control) e Controle Preditivo baseado em Modelo (MPC - Model Predictive Control) aplicadas no controle de direção de um Veículo Submarino Autônomo (VSA) no formato de torpedo. A modelagem dinâmica do VSA é explicitada e para o projeto dos controladores o modelo desacoplado com três graus de liberdade é utilizado. A técnica SMC foi escolhida devido à sua robustez às incertezas paramétricas associadas às dinâmicas não modeladas e rejeição aos distúrbios externos, já a técnica MPC foi selecionada por lidar com sistemas de múltiplas entradas e saídas que podem ter interdependências entre si e por lidar bem com restrições de entradas e saídas. A comparação das técnicas de controle foi realizada por meio de simulações de acompanhamento da referência, considerando cenários com distúrbios e sob a influência de correntes marítimas. A integral do erro e o consumo de energia foram utilizados como métricas de avaliação. As técnicas de controle analisadas apresentam bons resultados para o controle de direção, tendo o MPC demonstrado melhor desempenho.
publishDate 2024
dc.date.none.fl_str_mv 2024-10-30T17:16:08Z
2024-10-30T17:16:08Z
2024
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/847172
url https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/847172
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)
instname:Marinha do Brasil (MB)
instacron:MB
instname_str Marinha do Brasil (MB)
instacron_str MB
institution MB
reponame_str Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)
collection Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB) - Marinha do Brasil (MB)
repository.mail.fl_str_mv dphdm.repositorio@marinha.mil.br
_version_ 1855762812451684352

Registros relacionados