طراحی کنترلگرهای خطی و غیرخطی در مانورهای حرکتی Steering و Diving یک ربات زیرآبی

در این مقاله ضمن شناخت معادلات ، متغیرهای حالت و نیروهای حاکم بر حرکت یک ربات زیرآبی AUV، معادلات حرکت آن که به معادلات شش درجه آزادی مشهورند شبیه سازی خواهد شد . همچنین با توجه به آنکه مانورهای حرکتی کنترل سمت و کنترل عمق حرکت از مانورهای حرکتی مهم در وسایل شناور و یا غوطه ور در آب هستند معادلات ، متغیرهای حالت و اهداف سیستم کنترل ربات در این دو مانور بیان خواهند شد . در ادامه به منظور برآورده ساختن اهداف کنترلی ، کنترلگرهای خطی تناسبی – مشتقی بر اساس روش زیگلر-نیکلز غیر خطی مد لغزشی خاص طراحی و سیستم حلقه بسته به طور کامل شبیه سازی خواهد شد . مدل خطی براساس خطی سازی معادلات حرکت غیر خطی در رباتهای زیرآبی دارای سرعت پایین ، در طراحی کنترلگرهای غیر خطی از این مدل خطی بعنوان مدل نامی در بدست آوردن قانون کنترل استفاده شده است . در این روش پس از طراحی سیگنال کنترل بخش نامی (خطی) از طریق تئوری فیدبک خطی ، سیگنال کنترل غیر خطی طراحی خواهد شد . مزیت این روش نسبت به روشهای مرسوم در استخراج ضرایب بردار سطح لغزش کنترل مد لغزشی براساس مقادیر ویژه ترانهاده ماتریس حلقه بسته سیستم نامی است . پایداری سیستم همراه با کنترلگر غیر خطی به کمک قضیه پایداری لیاپانوف و لم باربالات اثبات خواهد شد . جهت اعتبار بخشیدن به مدل خطی در طراحی کنترلگر غیر خطی ، در کنار کنترل سمت و عمق حرکت ، سرعت نیز کنترل خواهد شد در انتها نیز مقایسه ای بین عملکرد کنترلگرهای خطی و غیر خطی طراحی شده انجام پذیرفته است .