كنترل مقاوم ربات زير آبي با جهت‌گيري پتانسيلي براي تعقيب مسير در حضور موانع

Potentially Directed Robust Control of an Underwater Robot in the Presence of Obstacles

در اين مقاله، يك كنترل‌كننده جديد بر مبناي تركيب كنترل‌كننده خطي‌ساز فيدبك مقاوم با ديناميك خطاي انتگرالي-نمايي ارائه شده است، كه با استفاده از توابع پتانسيل براي كنترل رديابي ربات زيرآبي در محيط‌هاي پرمانع توسعه داده مي شود. ربات‌هاي زيرآبي از جمله سيستم‌هاي غيرخطي، كم‌ عملگر و داراي عدم قطعيت‌‌ها و نامعيني‌هاي ديناميكي به شمار مي‌آيند كه كنترل آن‌ها چالش برانگيز است. در اين پژوهش با كراندار فرض كردن اغتشاشات خارجي و نامعيني‌ها از روش كنترلي مقاوم پيشنهادي استفاده گرديده است. در اين راستا الگوريتم كنترلي خطي‌ساز فيدبك بر اساس ديناميك خطاي غيرخطي تعريف شده، براي ربات زيرآبي توسعه داده شده است. همچنين، به‌منظور اجتناب از برخورد با موانع قوانين كنترلي به‌دست آمده با توابع پتانسيل مجازي تلفيق گرديده است. بدين منظور، با تعريف توابع پتانسيل مجازي، نيروي دافعه‌اي بين ربات و موانع در تقاطع با مسير ايجاد و موجب حركت ايمن ربات در محيط‌ هاي غني از موانع مي‌گردد. در‌نهايت، عملكرد الگوريتم كنترلي پيشنهادي با نتايج حاصل از پياده‌سازي قوانين كنترلي مود لغزشي كلاسيك مقايسه شده است. نتايج حاصله نشان‌دهنده كار آيي كنترل‌ كننده پيشنهادي با جهت‌گيري پتانسيلي در مسيرهاي پرمانع مي‌باشد كه از عملكرد مطلوب‌تري نيز در صورت مواجه‌شدن با موانع برخوردار است.

In this paper, a new controller is presented based on robust feedback linearization controller in combination with integral-exponential error dynamics and potential functions for tracking control of an underwater robot in an obstacle-rich environment. Underwater robots are considered as nonlinear, underactuated systems with indefinite, uncertain dynamics. In this research, by assuming a boundary for external disturbances and uncertainties a proposed robust control method has been put to use. Along with the robust feedback linearization algorithm which has been developed based on the dynamics of the nonlinear error defined for the underwater robot, and in order to avoid the obstacles, the control laws are combined with the virtual potential functions. The considered virtual potential functions make a repulsive force between the robot and the obstacles which intersect the desired path and then they bring about a safe move of the robot in obstacle-rich environments. Finally, the performance of the proposed new control algorithm is compared with the results of the implementation of classical sliding mode control laws. The results show the effectiveness of potentially directed proposed controller through obstacle-rich paths which operate far better facing obstacles.