Modelado matemático y control no lineado de un vehículo sumergible operado de forma remota

Abstract

Las medidas de espesor ultrasónico de los cascos de buques y otras estructuras submarinas han creado una nueva y desafiante aplicación para la robótica y plantea varios desafíos de control generados por la no linealidad, los movimientos de acoplamiento, las incertidumbres en los parámetros hidrodinámicos y las fuerzas de perturbación. Este trabajo se centra en el desarrollo del control de posición y actitud del Vehículo Híbrido de Accionamiento Remoto (HROV) Proteo de la Universidad Federal do ABC (São Paulo, Brasil). En este trabajo se utilizó la metodología de control no lineal Equación de Riccati dependiente del Estado (SDRE) como un sistema de control único, que tiene en cuenta todos los estados de la dinámica del vehículo, las no linealidades, el acoplamiento y la incertidumbre al mismo tiempo. Asimismo, se modelaron las perturbaciones externas con la intención de verificar la capacidad del sistema de control para superar un problema que siempre se encuentra en entornos reales (fuerzas externas y momentos generados por las corrientes marinas). Este trabajo muestra los resultados obtenidos a partir de simulaciones numéricas del controlador desarrollado y también los resultados de las pruebas de la plataforma robótica Proteo en un tanque de agua. Como parte del diseño de control, en este trabajo se llevó a cabo la programación de la plataforma robótica Proteo proporcionando un sistema embebido que realiza la adquisición de datos, estimación de variables de estado, calcula acciones de control, actuadores activos, comunica posición y velocidad (de translación y rotación) a la tripulación y recibe referencias de posición y velocidad (de traslación y rotación) desde un ordenador externo. Para este ordenador externo también se realizó un programa que recibe señales desde un Joystick y envía al sistema embebido en la plataforma robótica.