دوره 15، شماره 2 - ( مجله کنترل، جلد 15، شماره 2، تابستان 1400 )                   جلد 15 شماره 2,1400 صفحات 49-33 | برگشت به فهرست نسخه ها

XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Ramezani E, Shojaei K. Finite-time Target Tracking for an Autonomous Submarine in Three-Dimensional Space by Using Dynamic Surface Control. JoC. 2021; 15 (2) :33-49
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-741-fa.html
رمضانی الهام، شجاعی خوشنام. ردیابی هدف زمان-محدود برای یک زیر دریایی خودگردان در فضای سه بعدی با کنترل سطح دینامیکی. مجله کنترل. 1400; 15 (2) :49-33

URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-741-fa.html


1- دانشکده مهندسی برق، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
چکیده:   (1922 مشاهده)
در این مقاله، مسئله کنترل ردیابی هدف زمان-محدود برای یک زیردریایی تحریک­ ناقص خودگردان در فضای سه بعدی در حضور نامعینی ­ها و اغتشاشات نامعلوم ناشی از امواج و جریانات اقیانوسی با کنترل سطح دینامیکی مورد توجه قرار می ­گیرد. در گام اول، با در نظر گرفتن کنترل سطح دینامیکی، پیچیدگی­ های محاسباتی روش پس­گام تا حد زیادی جبران می ‏گردد. در گام دوم، با طراحی کنترل­ کننده زمان-محدود می­ توان ثابت کرد که خطاهای سیستم در زمان محدودی به ناحیه کوچکی حول مبدأ همگرا می ­شوند. برای جبران پارامترهای نامعلوم شناور و نامعینی ­های غیر خطی از کنترل ­کننده تطبیقی مقاوم استفاده شده است. پایداری کنترل­ کننده پیشنهادی به صورت تحلیلی و براساس تئوری لیاپانوف ثابت می­ شود. در پایان، عملکرد ردیابی طرح کنترل پیشنهادی با استفاده از نرم ‏افزار متلب شبیه‏ سازی و اعتبار آن نشان داده خواهد شد.
متن کامل [PDF 1081 kb]   (26 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: تخصصي
دریافت: 1398/11/24 | پذیرش: 1399/7/28 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1399/8/27 | انتشار: 1400/4/13

فهرست منابع
1. [1] Spong, M. W., Hutchinso. S, Vidyasagar. M, "Robot Modeling and Control", John Wiley and Sons, 2006.‏
2. [2] Mukherjee. K., Kar. I. N., Bhatt. R. K. P, "Region tracking based control of an autonomous underwater vehicle with input delay", Ocean Engineering, vol. 99, pp. 107-114, 2015. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2015.02.006]
3. [3] Xing. W., Zhao. Y., Karimi. H. R. "Convergence Analysis on Multi-AUV Systems with Leader-Follower Architecture", IEEE Access, vol. 5, pp. 853-868, 2017. [DOI:10.1109/ACCESS.2017.2651048]
4. [4] Li, J., Du, J., "Robust adaptive formation control of underactuated autonomous underwater vehicles under input saturation", Chinese Control and Decision Conference (CCDC), Shenyang, China, IEEE, pp. 5798-5803, 2018. [DOI:10.1109/CCDC.2018.8408144]
5. [5] Park. B. S., "Adaptive formation control of underactuated autonomous underwater vehicles", Ocean Engineering, vol. 96, pp. 1-7, 2015. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2014.12.016]
6. [6] Yan. Z., Yu. H., Zhang. W., Li. B., Zhou. J., "Globally finite-time stable tracking control of underactuated UUVs", Ocean Engineering, vol. 107, pp. 132-146, 2015. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2015.07.039]
7. [7] Wang, J., Wang, C., Wei, Y., Zhang, C., "Command filter based adaptive neural trajectory tracking control of an underactuated underwater vehicle in three-dimensional space", Ocean Engineering, vol. 180, pp. 175-186, 2019. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2019.03.061]
8. [8] Sun. B., Zhu. D., Yang. S. X., "A bioinspired filtered backstepping tracking control of 7000-m manned submarine vehicle", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 61, no. 7, pp. 3682-3693, 2014. [DOI:10.1109/TIE.2013.2267698]
9. [9] Harun N., Zain. Z. Md., "A Backstepping based PID controller for stabilizing an underactuated X4-AUV", ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, vol. 10, no. 21, pp. 9819-9824, 2015.
10. [10] Qi, X., "Adaptive coordinated tracking control of multiple autonomous underwater vehicles", Ocean Engineering, vol. 91, pp. 84-90, 2014. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2014.08.019]
11. [11] Xiang. X., Chen. D., Yu. C., Ma L., "Coordinated 3D Path Following for Autonomous Underwater Vehicles via Classic PID Controller", IFAC Proceedings Volumes, vol. 46, no. 20, pp. 327-332, 2013. [DOI:10.3182/20130902-3-CN-3020.00188]
12. [12] Farhan. M., Bhatti. A. I., Kamal. W. A., Yousafzai. I. K., "Sliding Mode Based MIMO Control of Underwater Vehicle", 11th Asian Control Conference (ASCC), Gold Coast, pp. 2899-2904, 2017. [DOI:10.1109/ASCC.2017.8287638]
13. [13] Suarez. A. E. Z., et. al, "Depth control of an underwater vehicle using robust PD controller: real-time experiments", IEEE/OES Autonomous Underwater Vehicle Workshop (AUV), Portugal, pp. 1-6, 2018. [DOI:10.1109/AUV.2018.8729783]
14. [14] Chen, Y., Yan, Y., Wang, K., Liu, S., "An adaptive fuzzy sliding mode controller for the depth control of an underactuated underwater vehicle, International Journal of Advanced Robotic Systems, DOI: 10.1177/1729881419840213, 2019. [DOI:10.1177/1729881419840213]
15. [15] Li, J., Du, J., "Robust adaptive formation control of underactuated autonomous underwater vehicles under input saturation", Chinese Control and Decision Conference (CCDC), Shenyang, pp. 5798-5803, 2018. [DOI:10.1109/CCDC.2018.8408144]
16. [16] Wang. C., Zhang. F., Cheng. C., He. Y, "Robust AUV Localization Based on Switchable Constraints", OCEANS-MTS/IEEE Kobe Techno-Oceans (OTO), Kobe, pp. 1-5, 2018. [DOI:10.1109/OCEANSKOBE.2018.8559181]
17. [17] Li. S., Liu. L., Liu. M., Zhang. S., Yang. Y., Wang. X, "Robust Trajectory Tracking Control for AUV System Based on Fractional-Order PD Controller", OCEANS MTS/IEEE Charleston, Charleston, pp. 1-6, 2018. [DOI:10.1109/OCEANS.2018.8604870]
18. [18] Kamal. O, "Robust Heading Stabilization and Control for a class of Autonomous Underwater Vehicles using Nonlinear State Estimators", 16th International Bhurban Conference on Applied Sciences and Technology (IBCAST), Pakistan, pp. 830-836, 2019. [DOI:10.1109/IBCAST.2019.8667246]
19. [19] فقیه. س، شجاعی. خ، " کنترل فیدبک حالت جزئی برای ردیابی مسیر شناور زیرسطح خودگردان تحریک ناقص با استفاده از کنترل سطح دینامیکی تطبیقی- عصبی"، مجله کنترل، جلد 11، شماره 2، صفحات 43-54، 1396.
20. [20] Wang. J., Wang. C., Wei. Y., Zhang. C, "Command filter based adaptive neural trajectory tracking control of an underactuated underwater vehicle in three-dimensional space", Ocean Engineering, vol. 180, pp. 175-186, 2019. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2019.03.061]
21. [21] Guerrero, J., Torres, J., Creuze, V., Chemori, A., "Trajectory tracking for autonomous underwater vehicle: An adaptive approach", Ocean Engineering, vol. 172, pp. 511-522, 2019. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2018.12.027]
22. [22] Wang. H., Wang. D., Peng. Z., Yan, L., Diao. L, "Robust adaptive dynamic surface control for synchronized path following of multiple underactuated autonomous underwater vehicles", Proceedings of the 33rd Chinese Control Conference, Nanjing, pp. 1949-1954, 2014. [DOI:10.1109/ChiCC.2014.6896928]
23. [23] Han, S. I., Ha, H., Lee, J. M., 2016 "Fuzzy finite-time dynamic surface control for nonlinear large-scale systems", International Journal of Fuzzy Systems, vol. 18, pp. 570-584. ‏ [DOI:10.1007/s40815-015-0088-2]
24. [24] Liu, H, Zhang, T. "Adaptive Neural Network Finite-Time Control for Uncertain Robotic Manipulators", Intelligent and Robotic Systems, vol. 75, pp. 363-377, 2014. [DOI:10.1007/s10846-013-9888-5]
25. [25] Fu, C., Tian, Y., Huang, H., Zhang, L., Peng, C., "Finite-time trajectory tracking control for a 12-rotor unmanned aerial vehicle with input saturation", ISA transactions, vol. 81, pp. 52-62, 2018. ‏ [DOI:10.1016/j.isatra.2018.08.005]
26. [26] فاضلی. م، مختاری. م، ایمانی. ک، "طراحی کنترل کننده¬ی مد لغزشی زمان محدود به همراه تخمین تأخیر زمانی برای هلیکوپتر سه درجه آزادی"، هجدهمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران، تهران، دانشکده مهندسی هوافضای دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1398.
27. [27] Xu. J., Wang. M., Qiao. L, "Dynamical sliding mode control for the trajectory tracking of underactuated unmanned underwater vehicles", Ocean Engineering, vol. 105, pp. 54-63, 2015. ‏ [DOI:10.1016/j.oceaneng.2015.06.022]
28. [28] Zhou. J., Ye. D., Zhao. J., He. D, "Three-dimensional trajectory tracking for underactuated AUVs with bio-inspired velocity regulation", International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, vol. 10, pp. 282-293, 2018. [DOI:10.1016/j.ijnaoe.2017.08.006]
29. [29] Shojaei, K., Dolatshahi. M., "Line-of-sight target tracking control of underactuated autonomous underwater vehicles", Ocean Engineering, vol. 133, pp. 244-252, 2017. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2017.02.007]
30. [30] SNAME, "The society of naval architects and marine engineering", Nomenclature for Treating the Motion of a submerged Body through a Fluid in Technical and research Bulletin, vol. 1, 1950.
31. [31] Do, Khac Duc; Pan, Jie, "Control of ships and underwater vehicles: design for underactuated and nonlinear marine systems", Springer, London, 2009.
32. [32] Fossen, Thor Inge "Marine control systems: guidance, navigation and control of ships, rigs and underwater vehicles", Marine Cybernetics, Trondheim, 2002.
33. [33] Polycarpou, M, "Stable adaptive neural control scheme for nonlinear systems", IEEE Transaction on Automatic Control, vol. 41, no. 3, pp. 447-451, 1996. [DOI:10.1109/9.486648]
34. [34] Khalil, H., Nonlinear Systems, Englewood Cliffs, Third Edition, Prentice Hall, 2002.
35. [35] Galicki. M, "Finite-time control of robotic manipulators", Automatica, vol. 51, no. 2, pp. 49-54, 2015. [DOI:10.1016/j.automatica.2014.10.089]
36. [36] Cai. M., Xiang. Z., Guo. J., "Adaptive finite-time consensus protocols for multi-agent systems by using neural networks", IET Control Theory & Applications, vol. 10, no. 4, pp. 371-380, 2016. [DOI:10.1049/iet-cta.2015.0915]
37. [37] Zhao. D., Li. S., Gao. F., "A new terminal sliding mode control for robotic manipulators", International Journal of Control, vol. 82, no. 10, pp. 1804-1813, 2009. [DOI:10.1080/00207170902769928]
38. [38] Elhaki. O., Shojaei. K., "Neural network-based target tracking control of underactuated autonomous underwater vehicles with a prescribed performance", Ocean Engineering, vol. 167, pp. 239-256, 2018.‏ [DOI:10.1016/j.oceaneng.2018.08.007]
39. [39] Bechlioulis C. P., Rovithakis G. A., "Robust Adaptive Control of Feedback Linearizable MIMO Nonlinear Systems With Prescribed Performance", IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 53, no. 9, pp. 2090-2099, 2008.‏‏ [DOI:10.1109/TAC.2008.929402]
40. [40] Elhaki, O., Shojaei, K., "A robust neural network approximation-based prescribed performance output-feedback controller for autonomous underwater vehicles with actuators saturation", Engineering Applications of Artificial Intelligence, vol. 88, pp. 103382, 2020.‏‏ [DOI:10.1016/j.engappai.2019.103382]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله کنترل می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2021 CC BY-NC 4.0 | Journal of Control

Designed & Developed by : Yektaweb