Pamukkale Univ Muh Bilim Derg. 2023; 29(2): 131-145 | DOI: 10.5505/pajes.2022.57142

Otonom sualtý aracý yörünge izleme kontrol algoritmalarýnýn analizleri

Ýrem Nur Oruç, Umut Tilki
Süleyman Demirel Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliði Bölümü, Isparta

Bu çalýþmada, bir operatör tarafýndan direk olarak yönlendirilmeden görevlendirildikleri çalýþma alanýnda özerk hareket ederek görevlerini yerine getiren sualtý araçlarý için parametre bozulmasýnýn varlýðý altýnda yatay düzlemde yörünge izleme problemi ele alýnmýþtýr. Belirlenen bir yörüngenin takip edilmesi probleminde, literatürde sýkça kullanýlan PD denetleyicinin yaný sýra geriadýmlamalý denetleyici, kayan kipli denetleyici ve doðrusal karesel regülatör kullanýmý önerilmiþ olup, bu denetleyici yapýlarýnýn performanslarý sinüzaoidal bir yörünge üzerinde test edilmiþtir. Önerilen denetleyicilerin literatürdeki denetleyicilere göre yüksek hassasiyete sahip, parazit önleme ve hýzlý tepki vermesi saðlanarak performanslarýný gerçekleþtirmesi saðlanmýþtýr. Son olarak, geriadýmlamalý ve kayan kipli denetleyicinin kararlýlýðýný kanýtlamak için Lyapunov’un kararlýlýk ilkesi kullanýlarak sistemin kararlý davranýþý simülasyon üzerinde gösterilmiþtir. Simülasyon ortamýnda tüm önerilen denetleyicilerin ayný bozucu etki altýnda istenilen yörüngeyi takip ettiði doðrulanmýþtýr. Ayrýca önerilen geriadýmlamlý denetleyicisindeki keskin geçiþler kayan kipli kontrolcü ile giderilmiþ ve sistem üzerinde meydana gelebilecek olasý arýzalarýn önüne geçilmiþtir.

Anahtar Kelimeler: otonom sualtý araçlarý, geriadýmlamalý kontrol, kayan kipli kontrol, doðrusal karesel regulatör, oransal türevsel (PD) kontrolcü.

---

Analyses of autonomous underwater vehicle trajectory tracking control algorithms

Ýrem Nur Oruç, Umut Tilki
Suleyman Demirel University Faculty Of Engineering, Electrical And Electronics Engineering Department, Isparta, Turkey

In this study, the horizontal trajectory tracking problem under the presence of parameter distortion is discussed for underwater vehicles that perform their duties autonomously in the work area where they are assigned without being directly guided by an operator. In the problem of following a determined trajectory, in addition to the PD controller, which is frequently used in the literature, the use of a backstepping controller, a sliding mode controller and a linear quadratic regulator has been proposed, and the performances of these controller structures have been tested on a sinusoidal trajectory. It has been ensured that the proposed controllers perform with high sensitivity, anti-interference and fast response compared to the controllers in the literature. Finally, the stable behavior of the system is demonstrated on simulation by using Lyapunov's stability principle to prove the stability of the backstepping and sliding mode controller. It has been verified that all proposed controllers follow the desired trajectory under the same disturbance effect in the simulation environment. In addition, the sharp transitions in the proposed backstop controller are eliminated with the sliding mode controller and possible malfunctions that may occur on the system are prevented.

Keywords: autonomous underwater vehicles, modelling, backstepping control, sliding mode control, linear quadratic regulator control, proportional derivative control.

---