Modeling and control of a fully actuated unmanned surface vehicle

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: MUSTAFA KILINÇ

Danışman: Mustafa Mert Ankaralı

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez, tam tahrikli yeni bir insansız su üstü aracı (İSA) için matematiksel bir model ve kontrol stratejileri sunmaktadır. Biz, model tabanlı zamanla değişen ikinci dereceden düzenleyici (TV-LQR) ile robotun kendi hızını kontrol etmeyi ve düşük frekanslı uzaktan iletişim sinyalleri ile kontrol algoritmasını kontrol algoritmasını yer istasyonundan çalıştırmayı amaçladık. TV-LQR, matematiksel bir modeli göz önünde bulundurarak optimum kontrol algoritmasını hesapladığı için 3 serbestlik derecesinde ayrıştırılmış model, Newton-Euler denklemlerinden ve Fossen'in düşük hızlı İSA varsayımlarından türetilmiştir. MATLAB'ın kısıtlı doğrusal olmayan optimizasyon fonksiyonu deneysel verileri kullanarak bu modelin parametrelerini tahmin etmiştir. Rastgele seçilen doğrulama veri setleri arasındaki parametre dağılımlarını görmek için k-katlı çapraz doğrulama yöntemi uygulanmıştır. Kendi kontrolcü yaklaşımımızı karşılaştırmak için geleneksel PI kontrol algoritması dayanak yöntem olarak seçilmiştir. Bu çalışmanın ana katkıları, yeni bir İSA'nın matematiksel modelinin geliştirilmesi ve model tabanlı TV-LQR kontrolcüsünün gerçek deneylerdeki performans analizidir. Sonuçlar, TV-LQR ve ikinci dereceden programlama tabanlı kontrol ataması ile tam tahrikli hız kontrolünün robotun hız takip performansını iyileştirdiğini göstermiştir. Ayrıca ikinci dereceden programlama, robotun çalıştırıcı girdilerini iticilerin fiziksel limitlerine göre tahsis eder ve itici tahsisi sırasında güç tüketimini optimize eder.