Parallel Docking Problem for Unmanned Surface Vehicles


Leblebicioğlu M. K. , Ahıska K., Yılmaz İ. Ç.

TOK 2018 Ulusal Toplantısı, Kayseri, Turkey, 12 - 14 September 2018, vol.1, no.1, pp.313-318

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Volume: 1
  • City: Kayseri
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.313-318

Abstract

In this paper, parallel docking or parallel parking problem for unmanned surface vehicles (USV) is investigated. At first, a mathematical model for USVs is constructed. A hierarchical control approach is implemented on this 6 degree-of-freedom model adopted from robot motion model. In control allocation level, finite horizon model predictive control (MPC) and cascaded PID controllers are tuned to optimize path following performance of the vehicle. Two kinds of guidance law, line of sight (LOS), and pure pursuit (PP) are studied to implement way-pointtravelinginthestrategiccontrollevel.Afterguidance andcontrollawshavebeenimplementedonMATLABenvironment, parallel docking problem is evaluated as a way-point generation problem. The path following performance and energy consumption of the USVs under the parallel docking maneuver is evaluated for different combinations of guidance laws and controller designs.

Bu çalıs¸mada, insansız yüzey araçları için (˙IYA) paralel park etmeproblemiincelenmis¸tir.˙Ilkolarakbir˙IYAiçinmatematiksel modelelde edilmis¸tir. Dahasonra,robot hareketininkontrolünden uyarlanan basamaklı bir kontrolcü tasarımı, 6 serbestlik dereceli (6DoF) model üzerinde uygulanmıs¸tır. Kontrolcü tasarımında kullanılan model öngörülü (MÖD) ve katlı PID denetleyici, sistemin yol takip etme performansını arttıracak s¸ekilde en iyi hale getirilmis¸tir. ˙Iki farklı güdüm yöntemi, "görüs¸ hattı (GH) ve katıksız takip (KT)", kullanılmıs¸tır. Kontrol ve güdüm yöntemleri MATLAB ortamında kodlandıktan sonra, paralelparketmeproblemiüzerindeçalıs¸ılmıs¸tır.Ensonolarak, sistemin park etme performansı enerji harcaması, farklı denetleyici ve güdüm kuralları altında incelenmis¸tir.