Control Predictivo Adaptativo Basado en Características Hidrodinámicas para el Robot Submarino Esférico bajo la Perturbación de Corrientes Oceánicas
Autores: Li, Ao; Guo, Shuxiang; Liu, Meng; Yin, He
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
En la navegación de robots submarinos, la gran perturbación de las corrientes oceánicas a menudo causa errores de seguimiento significativos. Para resistir mejor la perturbación de las corrientes oceánicas, se estudian las características hidrodinámicas del robot submarino esférico y se propone una estrategia de control predictivo basada en parámetros de modelo adaptativos, de acuerdo con estas características. En primer lugar, se obtuvieron y analizaron las características hidrodinámicas del robot bajo agua estática y perturbaciones de flujo constante mediante el método de dinámica de fluidos computacional. Luego, los modelos dinámicos del robot bajo diferentes perturbaciones se pudieron calcular a partir de los datos obtenidos, basándose en el método de mínimos cuadrados. Finalmente, se diseñó una estrategia de control predictivo adaptativo (AMPC), con un observador de corrientes oceánicas, basada en los modelos dinámicos. Cuando la velocidad de la perturbación de la corriente era el doble de la velocidad del robot, la estrategia propuesta redujo el error de seguimiento en un 39% y un 42% en las direcciones X e Y, respectivamente. Además, las características hidrodinámicas fueron verificadas mediante experimentos.
Descripción
En la navegación de robots submarinos, la gran perturbación de las corrientes oceánicas a menudo causa errores de seguimiento significativos. Para resistir mejor la perturbación de las corrientes oceánicas, se estudian las características hidrodinámicas del robot submarino esférico y se propone una estrategia de control predictivo basada en parámetros de modelo adaptativos, de acuerdo con estas características. En primer lugar, se obtuvieron y analizaron las características hidrodinámicas del robot bajo agua estática y perturbaciones de flujo constante mediante el método de dinámica de fluidos computacional. Luego, los modelos dinámicos del robot bajo diferentes perturbaciones se pudieron calcular a partir de los datos obtenidos, basándose en el método de mínimos cuadrados. Finalmente, se diseñó una estrategia de control predictivo adaptativo (AMPC), con un observador de corrientes oceánicas, basada en los modelos dinámicos. Cuando la velocidad de la perturbación de la corriente era el doble de la velocidad del robot, la estrategia propuesta redujo el error de seguimiento en un 39% y un 42% en las direcciones X e Y, respectivamente. Además, las características hidrodinámicas fueron verificadas mediante experimentos.