Skip to main content
SUPERVISOR
Javad Askari,Mehdi Loueipour
جواد عسگری مارنانی (استاد راهنما) مهدی لوئی پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahboubeh Sheikhaei
محبوبه شیخایی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
In the last years, due to the rapid developments of the technology, the use of underwater vehicles has remarkably increased as a cost-effective solution for performing tasks such as subsea observations, the monitoring and maintenance of off-shore structures or pipelines and the exploration of the sea bottom. the possible occurrence of fault in underwater vehicles is one of the most common problems in control and navigation of these vehicles. The occurrence of fault may greatly affect the control performance of the underwater vehicles leading to the decreasing of working efficiency and increasing of working cost. Therefore, it is crucial to develop a fault tolerant control system (FTCs) inorder to ensure the reliability and capability of performing missions. In this thesis, the problem of fault detection, estimation and design of fault tolerant control system for an underwater robot has been considered. The vehicle is equipped with four thrusters, controlling its position and orientation in planes parallel to the sea surface, and is connected with the surface vessel by a supporting cable. This vehicle model is nonlinear. It is assumed that one of the four thrusters can undergo a fault. The fault is modeled as actuator loss of efficiency or total actuator failure. First, a method is used to detect and estimate the fault in the underwater robot. For this purpose, a fault diagnosis scheme based on two Thau observers is considered to detect and estimate the fault severity. In this regard, the Thau observer is used for system monitoring and residual generation. Then, an adaptive Thau observer is activated to estimate the magnitude and severity of the fault. In the following, the scheme of fault tolerant control which composed of fault detection and estimation module, nominal controller based on sliding mode control and a mechanism to compensate the fault effects is expressed. Simulation results illustrate the performance of the scheme. Key words Underwater vehicles, fault detection and estimation, Thau observer, adaptive observer, fault tolerant control.
در سال­های اخیر، با توجه به پیشرفت فناوری استفاده از ربات­های زیرآبی به عنوان یک راه حل مقرون به صرفه جهت انجام مأموریت­هایی چون مشاهدات زیردریایی، بازرسی سازه­ها و سکوهای دریایی، بازرسی از خطوط لوله، نقشه­برداری، کمک در انجام عملیات حفاری و کشف اجسام زیردریا به طور قابل ملاحظه­ای افزایش یافته­است. احتمال وقوع عیب در ربات­های زیرآبی، یکی از مشکلات رایج در هدایت و کنترل این وسایل می­باشد. وقوع عیب باعث افزایش هزینه­های عملیاتی و کاهش کارایی ربات­ها می­گردد و می­تواند تأثیر زیادی روی عملکرد آن­ها داشته­باشد. بنابراین استفاده از یک سیستم کنترل تحمل­پذیر در برابر عیب به منظور تأمین پایداری و توانایی وسیله برای ادامه فعالیت ضروری است. مسئله تخمین عیب و طراحی کنترل­کننده تحمل­پذیر فعال در برابر عیب مبتنی بر آشکارسازی و تخمین عیب در ربات­های زیرآبی کنترل از راه دور کمتر مورد توجه قرار گرفته­است. در این پژوهش، مسئله آشکارسازی، تخمین عیب و طراحی کنترل­کننده تحمل­پذیر فعال در برابر عیب عملگر برای یک ربات زیرآبی کنترل از راه دور مورد مطالعه قرار گرفته­است. سیستم در نظر گرفته­شده دارای چهار پیشران است که برای کنترل موقعیت و وضعیت ربات در صفحه­ای به موازات سطح آب به کار می­رود و از طریق یک کابل به کشتی مادر یا مرکز کنترل اصلی متصل است. در این سیستم، معادلات به فرم غیرخطی در نظر گرفته شده­است و فرض می­شود عیب عملگر به صورت قطعی و یا کاهش راندمان در یکی از چهار پیشران رخ دهد. ابتدا یک روش برای آشکارسازی و تخمین عیب عملگر وسیله در حضور نامعینی مدل­سازی بیان می­شود. برای این منظور، روش تشخیص عیب مبتنی بر دو رؤیتگر تائو مطرح می­شود تا بتواند به صورت همزمان وقوع عیب، مشخصات و شدت آن را با پردازش اطلاعات ورودی-خروجی سیستم تعیین کند. در این راستا، یک رؤیتگر تائو با هدف نمایش رفتار سیستم و تولید سیگنال مانده به کار می­رود. سپس از یک رؤیتگر تطبیقی تائو برای ارائه تخمین دامنه و شدت عیب استفاده می­گردد. در ادامه، ساختار کنترل­کننده تحمل­پذیر در برابر عیب عملگر که شامل یک کنترل­کننده نامی مبتنی بر روش کنترل مد لغزشی، یک واحد آشکارسازی و تخمین عیب و یک مکانیسم برای جبران اثر عیب است، ارائه می­شود. در انتها، با شبیه­سازی­های انجام شده عملکرد روش پیشنهادی نشان داده شده­است. کلمات کلیدی: ربات­های زیرآبی، آشکارسازی و تخمین عیب، رؤیتگر تائو، رؤیتگر تطبیقی، کنترل تحمل­پذیر در برابر عیب.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی