Control en Modo Deslizante Adaptativo Borroso de las Variables Cinemáticas del Vehículo Subacuático Snorkel

Eduardo Sebastián, Miguel A. Sotelo

Resumen

Este artículo analiza el problema del control de las variables cinemáticas en maniobras a baja velocidad de un vehículo subacuático subactuado de bajo coste. El control de vehículos subacuáticos no es sencillo debido principalmente al carácter no lineal y acoplado de las ecuaciones que los describen, la falta de conocimiento preciso del modelo y sus parámetros, así como por la existencia de perturbaciones externas e internas. La metodología propuesta recurre a algoritmos aplicados de manera novedosa dentro del control de vehículos subacuáticos, basados en la fusión de un controlador en modo deslizante y un sistema adaptativo borroso, aportando las ventajas propias de ambos sistemas. Su propiedad fundamental es que permite relajar el conocimiento requerido del modelo del vehículo, reduciendo el coste de diseño. La aplicación práctica está basada en un modelo semi-desacoplado y no lineal del vehículo Snorkel, compuesto por tres controladores independientes, uno por cada DOF controlable. Los resultados experimentales demuestran las altas prestaciones del controlador propuesto dentro de las restricciones del sistema sensorial y la incertidumbre del modelo teórico del vehículo.

Palabras clave

Control en modo deslizante; ecualización adaptativa; sistemas borrosos; sistemas marinos; dinámica de robots

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Referencias

Antonelli G., S. Chiaverini, N. Sarkar and M. West (2001) Adaptive control of and autonomous underwater vehicle: Experimental results on ODIN, IEEE Transaction in Control Systems and Technology, 9, 756-765.

Bachmayer R. and L. Whitcomb (2002) Adaptive parameter Identification of an Accurate Nonlinear Model for Marine Thruster. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 2, 125-131.

Cristi R., F.A. Papoulias and A. Healey (1991) Adaptive sliding control mode of autonomous underwater vehicles in the dive plane. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 15(3), 462-470.

DeBitetto P.A. (1994) Fuzzy logic for depth control for unmanned undersea vehicles, Proc. of Symposium of Autonomous Underwater Vehicle Technology.

Encarnacao P. (2002) Non-linear Path Following Control Systems for Ocean Vehicles. Tesis doctoral, Universidad Técnica de Lisboa. Instituto Superior Técnico.

Espinosa F., E. López, R. Mateos, M. Mazo and R. García (1999) Application of advanced digital control techniques to the drive and trajectory tracking systems of a wheelchair for the disabled. Proc. of Emerging Technologies and Factory Automation, pp. 521-528.

Fossen T.I. (1994) Underwater vehicle dynamics, John Wiley, Sons Ltd, Baffins Lane, Chichester.

Fossen T.I. and O.E. Fjellstad (1995) Robust Adaptive Control of Underwater Vehicles: A Comparative Study. Proc. of the IFAC Workshop on Control Applications in Marine Systems, pp. 66-74.

Fossen T.I. and M. Paulsen (1991) Adaptive Feedback linearization Applied to Steering of Ships. Proc. of the IEEE Conference on Control Applications, pp. 1088-1093.

Gee S.S., T.H. Lee and C.J. Harris (1998) Adaptive Neural Network Control of Robotic Manipulator, Word Scientific, London, UK.

Gee S.S., C. Hang & T. Zhang (1999) A direct method for robust adaptive non-linear with guaranteed performance. Systems and Control Letters, 37, 275-284.

Goheen K. and E.R. Jefferys (1990) On the adaptive control of remotely operated underwater vehicles, Journal Adaptive Control and signal processing, 4(4), 287-297.

Hsu L., R.R. Costa, F. Lizaralde & J.P.V.S. Cunha (2000) Dynamic positioning of remotely operated underwater vehicles, IEEE Robot Automatic Magazine, 7, 21-31.

Indiveri G.H., M. Aicardi & G. Casalino (2000) Nonlinear time-invariant feedback control of an underactuated marine vehicle along a straight course, Proc. of the IFAC Conference on Manoeuvring and Control of Marine Craft.

Ioannou P.A. and J. Sun (1996) Robust Adaptive Control. Prentice Hall, Englewood Cliffs NJ.

Koivo H.N. (1980) A multivariable self-tuning controller, Automatica, 16(4), 351-366.

Manfredi J.A., E. Sebastián, J. Gomez-Elvira, J. Martín and J. Torres (2001) Snorkel: vehículo subacuático para la exploración del río Tinto. Proc. of XXII Jornadas de Automática.

Sebastián E. (2005) Control y navegación semiautónoma de un robot subacuático para la inspección de entornos desconocidos, Tesis doctoral, Universidad de Alcalá.

Smallwood D.A. and L.L. Whitcomb (2004) Modelbased Dynamic positioning of underwater Robotic Vehicles: Theory and Experiment. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 29(1).

Slotine J.J. and W. Li (1991) Applied non-linear control, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ.

Wang L.X. (1994) Adaptive Fuzzy Systems and Control, Prentice Hall, Englewood Cliff, NJ.

Wang J., S.S. Get and T.H Lee (2000) Adaptive Fuzzy Sliding Mode Control of a Class of Nonlinear Systems. Proc. of the 3rd Asian Control Conference.

Whitcomb L. and D. Yoeger (1999) Preliminary Experiment in the Model-Based Thrusters Control for Underwater Vehicle Positioning. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 15(3).

Yoerger D.R. and J.J. Slotine (1991) Adaptive sliding control of an experimental underwater vehicle. Proc. of IEEE International conference on Robotics and Automation, pp. 2746-2751.

Yoerger D.R. and J.J. Slotine (1985) Robust Trajectory Control of Underwater Vehicles. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 10(4), 462-470.

Yuh J. (2000) Design and Control of Autonomous Underwater Robots: A Survey. Autonomous Robots, 8, 7-24.

Yuh J. (1994) Learning control for Underwater Robotics Vehicles. IEEE Control System Magazine, 14(2), 39-46.

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