طراحي كنترلگر تعقيب مسير هماهنگ براي گروه شناور زيرسطحي با در نظر گرفتن مسيله اجتناب از برخورد

Design of Coordinated Path Following Controller for Multiple Autonomous Underwater Vehicle Considering Obstacles and Collision Avoidance

در اين مقاله مسيله حركت هماهنگ يك گروه زيرسطحي با در نظر گرفتن مسيله اجتناب از برخورد زيرسطحي‌ها با موانع و همچنين با يكديگر مورد بررسي قرار مي‌گيرد. بدين منظور در ابتدا با استفاده از روش گام به عقب، براي يك زيرسطحي كنترلگر تعقيب مسير طراحي ميگردد. اثبات پايداري كنترلگر ارايه شده با استفاده از قاعده لياپانوف انجام ميگيرد. در ادامه با استفاده از قواعد تيوري گراف، مدل‌سازي ارتباط بين زيرسطحي‌ها انجام شده و كنترلگر تعقيب مسير براي يك زيرسطحي به كنترلگر تعقيب مسير به صورت هماهنگ براي گروه زيرسطحي تعميم داده مي‌شود. سپس مسيله اجتناب از برخورد بررسي مي‌شود. بدين منظور با استفاده از روش سيكل حد پيرامون هر مانع يك بيضي در نظر گرفته شده و در صورت خطر برخورد يكي از عوامل با موانع، كنترلگر اجتناب از برخورد فعال مي‌شود. همچنين اين روش براي مسيله اجتناب از برخورد عوامل با همديگر نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در نهايت نيز با استفاده از ضرايب هيدروديناميكي يك زيرسطحي شبيهسازي انجام شده و نتايج به منظور عملكرد صحيح كنترلگر طراحي شده، ارايه مي‌شود.

In this paper the problem of coordinated path following for a group of Autonomous underwater vehicle (AUV) subjected to obstacle and collision avoidance is considered. At first a back stepping controller is used for an AUV to design a path following controller and its stability is examined via Lyapunov criteria. Then using of graph theory, modeling of interconnection between AUV systems is addressed and by this modeling the coordinated path following controller for multiple AUV is designed. After all the problem of obstacles and collision avoidance is considered appropriately. For this purpose, each obstacle involving a limit cycle of an ellipse and if the collision or conflict of one AUV to the surrounded environmental obstacles will be detected, the obstacle avoidance algorithm is activated to prevent collision. Also the same algorithm for collision avoidance in between all AUV systems in the group is implemented. Finally the depicted results illustrate the effectiveness and performances of the proposed controller apparently for a sample AUV,which its hydrodynamics coefficients are available in references.