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Un esquema de control predictivo basado en la servoacción visual de posición autoactivado para vehículos robóticos submarinos

Autores: Heshmati-alamdari, Shahab; Eqtami, Alina; Karras, George C.; Dimarogonas, Dimos V.; Kyriakopoulos, Kostas J.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 15

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se presenta y diseña en este trabajo un enfoque de control visual basado en la posición y eficiente para Vehículos Autónomos Submarinos (AUVs) mediante el uso de Control Predictivo No Lineal (N-MPC). En el esquema propuesto, se incorpora un mecanismo dentro del controlador basado en visión que determina cuándo debe activarse el Algoritmo de Seguimiento Visual (VTA) y calcularse nuevas entradas de control. Más específicamente, el bucle de control no se cierra periódicamente, es decir, entre dos activaciones consecutivas (instantes de activación), las entradas de control calculadas por el N-MPC en el instante de activación anterior se aplican al robot submarino en modo de bucle abierto. Esto resulta en un número significativamente menor de mediciones solicitadas del algoritmo de seguimiento visual, así como en cálculos menos frecuentes de la ley de control predictivo no lineal. Esto resulta en una reducción en el tiempo de procesamiento y en el consumo de energía y, por lo tanto, aumenta la precisión y autonomía del Vehículo Autónomo Submarino. Esto último es de suma importancia para tareas de inspección submarina persistente. Además, se han considerado durante el diseño del control las restricciones del Campo de Visión (FoV), la saturación de las entradas de control, las limitaciones cinemáticas debido al grado de libertad subactuado en la dirección de balanceo, y el efecto de las incertidumbres del modelo así como de las perturbaciones externas. Además, se ha garantizado analíticamente la estabilidad y convergencia del sistema en bucle cerrado. Finalmente, la eficiencia y el rendimiento del marco de control basado en visión propuesto se demuestran a través de un estudio experimental comparativo en tiempo real utilizando un pequeño vehículo submarino.

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