In this paper, submerged body dynamics model in vertical plane which can include the effect of free surface and wave is suggested to simulate the motions of submerged body moving beneath free surface precisely. A controller is designed, which can maintain a constant depth below the mean sea level and minimize the pitch angle. Numerical simulations show that the designed controller is effective on depth keeping and minimizing pitch angle in regular waves and irregular waves.
This paper proposes a fuzzy logic gain scheduling method for depth controller of the AUV (Autonomous Underwater Vehicle). Gains of depth controller are calculated by using multi-loop root locus technique. Fuzzy logic based gain scheduling approach is used to modify multi-loop gains as control condition. It is illustrated by simulations that the proposed fuzzy logic gain scheduling method yields smaller rising time and overshoot compared to the fixed-gain controller. Finally, being implemented on real hardwares, all the proposed algorithms are validated with integrations of hardware and software altogether by HILS.
제어로봇시스템학회 1993년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); Seoul National University, Seoul; 20-22 Oct. 1993
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pp.516-521
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1993
In order to hold a underwater vehicle at a depth, we can modulate buoyancy that acts on the underwater vehicle. In this research, by using a ballon, we was able to generate buoyancy that could control depth in which vehicle was operate. And in order to control flux of air that was flowed in balloon, we used solenoid valve, relief valve and so on. We derived differential equations of volume of balloon, pressure of inside of balloon, dynamic of underwater vehicle, and air flux for the simulation and linearized these differential equation. So we designed LQG/LTR controller, and applied the controller to nonlinear system. Through the simulation, we compares the nonlinear system with the linear system and investigated the operation of solenoid valve.
A submerged body moving near the free surface needs to maintain its attitude and position to accomplish missions. It is necessary to validate the performance of a designed controller before a sea trial. The hydrodynamic coefficients of maneuvering are generally obtained by experiments or computational fluid dynamics, but these coefficients have uncertainty. Environmental loads such as the wave exciting force and suction force act on the submerged body when it moves near the free surface. Thus, a controller for the submerged body should be robust to parameter uncertainty and environmental loads. In this paper, the six-degree-of-freedom equations of motions for the submerged body are constructed. The suction force is calculated using the double Rankine body method. An adaptive control method based on an artificial neural network and proportional-integral-derivative control are used for the depth controller. Simulations are performed under various depth and speed conditions, and the results show the effectiveness of the designed controller.
A state feedback controller with integration of output error is proposed for way-point tracking of an AUV (Autonomous Underwater Vehicle). For the steering control on the XY plane, the proposed controller uses three state variables (sway velocity, yaw rate, heading angle) and the integral of the steering error, and for the depth control on the XZ plane, it uses four state variables (pitch rate, depth, pitch angle) and the integral of the depth error. From the simulation using Matlab/Simulink, we verify that the performance of the proposed controller is satisfactory within an error range of 1m from the target way-point for arbitrarily chosen sets of consecutive way-points.
본 연구에서는 만타 형상 무인잠수정(Manta-type unmanned underwater test vehicle)의 제어 성능 평가를 하였다. PID제어, Fuzzy 제어가 적용되었으며, 6자유도 운동을 사용하여 Matlab Simulink로 시뮬레이션 프로그램을 구성하였다. 설계된 제어기로 수심 및 방위제어에 사용되었으며 조류의 외란 하에서의 제어 성능을 평가하였다.
In this paper, decoupled course, depth and roll controller design for an Autonomous Underwater Vehicle (AUV) and its performance test results are presented. Control system design is done using the PD control scheme based on a mathematical model of the AUV. Details of system implementation are given and the results of simulations and experiments using the prototype vehicle model are discussed. The designed controller was successfully applied to the nonlinear and coupled system under non-ideal actuator conditions.
A new microflow rate controller for medical injection was developed and evaluated. The flow rate was controlled by changing the friction depth as well as the friction length of the micro-channel. A precise micro-fabrication of the micro-channel was requested for an accurate flow control. The friction depth was inversely proportional to the friction length, which gives a linear flow control to the channel length. The channel groove was fabricated with a plastic material. A rubber containing silicone oil was covered over the groove, which satisfies both lubrication and leakage prevention. The flow controller was validated by performing the numerical simulation and experiment. A good agreement was shown between computation and experiment.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제4권4호
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pp.264-269
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2002
In this paper, Η$_{\infty}$ depth and course controller of an AUV(Autonomous Underwater Vehicle) using Η$_{\infty}$ servo control is proposed. The Η$_{\infty}$ servo problem is formulated to design the controllers satisfying a robust tracking property with modeling errors and disturbances. The solution of the Η$_{\infty}$ servo problem is as fellows: first, this problem is modified as an Η$_{\infty}$ control problem for the generalized plant that includes a reference input mode, and then a sub-optimal solution that satisfies a given performance criteria is calculated by LMI(Linear Matrix Inequality) approach. The Η$_{\infty}$ depth and course controller are designed to satisfy with the robust stability about the modeling error generated from the perturbation of the hydrodynamic coefficients and the robust tracking property under disturbances(wave force, wave moment, tide). The performances of the designed controllers are evaluated with computer simulations, and finally these simulation results show the usefulness and application of the proposed Η$_{\infty}$ depth and course control system.
A reduced order observer is developed for depth control of a hybrid underwater glider which combines the good aspects of a conventional autonomous underwater vehicle and a underwater glider. State variables include the center of gravity of the robot and the weight of the buoyancy bag, which can not be directly measured. By using the mathematical model and available information such as directional velocities, accelerations, and attitudes, we developed a Luenberger's reduced order observer to estimate the center of gravity and the buoyancy weight. By simulations using Matlab/Simulink, the efficiency of the proposed observer is shown, where a LQR controller using full state variables is adopted as a depth controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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