Determination of admissible control forces for optimal thrust allocation in propulsion system of underwater vehicle

• Autorzy: Garus J.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie dopuszczalnych wielkości sterujących dla optymalnego rozdziału mocy w układzie napędowym pojazdu podwodnego

• Konferencja: Sesja Naukowa Okrętowców European Shipbuilding 2004 Polski przemysł okrętowy (XXI; 27-28.09.2004; Gdańsk, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper concentrates on finding of admissible control inputs for optimal thrust allocation for horizontal motion of unmanned underwater vehicles. Computation of thrusts from generalized control inputs is a model based optimisation problem that in the simplest form is unconstrained. However, in practical application where physical limitations (e.g. saturations) must be taken into account the obtained solution can be impossible to realize. To cope with those difficulties two procedures of checking demanded control input and if necessary decreasing, (proportional and non-proportional), their values are proposed. The algorithms put additional restrains of control and allow to find such values of control inputs that the unconstrained optimisation methods can be applied without any limitations. The new vector of propulsion forces and moment is called the vector of admissible control forces. a numerical example is provided to demonstrate effectiveness and correctness of the approach.

PL

W pracy rozpatrzono problem okreslania dopuszczalnych sił i momentów sterujących dla potrzeb optymalnego rozdziału mocy pomiędzy pędniki układu napędowego bezzałogowego pojazdu podwodnego. Zadaniem pędników jest rozwijanie takich naporów, które zapewnią jednoczesne wytworzenie żądanych sił i momentów napędzających. Do alokacji naporów zastosowano metodę optymalizacji bez ograniczeń pozwalającą uzyskać rozwiązanie minimalnonormowe. Jeżeli otrzymane rozwiązanie wymaga od któregoś z pędników rozwinięcia naporu przekraczającego wartość graniczną to nie jest możliwe wytworzenie zadanych sił i momentów napędzających. Konieczne jest wówczas wyznaczenie nowego, realizowanego wektora sił i momentów napędzających. Wektor ten nazywany będzie wektorem dopuszczalnych wielkości sterujących. W artykule zamieszczono dwa algorytmy jego wyznaczania, pozwalające na proporcjonalne i nieproporcjonalne zmniejszanie wartości pierwotnego wektora żądanych sił i momentów. Zamieszczono przykład obliczeniowy.

• Wydawca: Polish Academy of Sciences - Branch in Gdańsk Marine Technology Committee of the Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Marine Technology Transactions. Technika Morska
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 15
• Strony: 263--273
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Garus J.

• Naval University, Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, ul. Śmidowicza 69, 81-103 Gdynia, Poland

Bibliografia

• 1. Berge S., Fossen T. 1., Robust Control Allocation of Overactuated Ships: Experiments with a Model Ship, Proc. 4”' IFAC Conference on Manoeuvring and Control of Marine Craft. Brijuni (Croatia), 1997. 161—171.
• 2. Canudas de Wit C. , Olguin D.. Perrer M Rohust nonlinear control of an underwater vehicle, Proc. IEEE Int. Conference on Robotics and Automation. Leuven (Belgium). 1998.452_457
• 3. Craven P. L, Sutton R.. Burns R. S.. Control Strategies for Unmanned Underwater Vehicles, Journal of Navigation, Vol. 51. No. 2, 1998, 79—105.
• 4. Fossen T. 1.. Guidance and Control of Ocean vehicles. John Wiley and Sons Ltd., Chichester 1994.
• 5. Garus J., A Method of Power Distribution in Power Transmission System of Remotely' Operated Vehicle, Journal of Theoretical and Applied Mechanics. Vol. 42. No. 2, 2004, 239-251.
• 6. Garus J., A Method of Control Inputs L for Remotelv Operated Vehicle proc. 10 IEEE Conference on Methods and Models in Automation and Robotics Miedzyzdroje (Poland), 2004 (in print).
• 7. Katebi M. R., Grimble M. J.. Integrated Control Guidance and Diagnosis.for Reconfigurable Underwater Vehicle Control, Int. Journal of System Science. Vol. 30. No. 9. 1999. 1021-1032.
• 8. Sordelen O. J., Optimum Thrust Allocation for Marine Vessels. Control Engineering Practise. vol. 5, No. 9, 1997, 1223-1231.
• 9. Whitcomb L. L.. Yoerger D.. Preliminary Experiments in Model-Based Thruster Control for Underwater vehicle Position Control- IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 24, No. 4. 1999. 481_494.