Control sin modelo validado en HILS en tiempo real para AUVs mediante control deslizante de modo terminal rápido no...

Área de la Ciencia:

• Robótica
• Ingeniería de Sistemas de Control
• Tecnología Marina

Sus antecedentes:

• Los vehículos submarinos autónomos (AUVs) requieren un control robusto para la navegación y la ejecución de tareas en entornos dinámicos.
• Los métodos tradicionales de control de modo deslizante a menudo sufren de parloteo y dependencia del modelo.
• El control de retardo de tiempo (TDC) ofrece rechazo de perturbaciones sin modelo, mientras que el control de modo deslizante terminal rápido no singular (NFTSMC) proporciona convergencia rápida y evitación de singularidades.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un novedoso control adaptativo difuso de modo deslizante terminal rápido (AFNFTSMC) integrado con control de retardo de tiempo (TDC) para AUVs.
• Mejorar la robustez y el rendimiento de seguimiento de los AUVs frente a la dinámica no lineal y las perturbaciones externas.
• Garantizar la estabilidad global y la convergencia en tiempo finito del sistema de control.

Principales métodos:

• Integración del Control de Retardo de Tiempo (TDC) para la estimación y compensación en tiempo real de las incertidumbres y perturbaciones del sistema sin requerir un modelo preciso.
• Implementación de un sistema adaptativo de lógica difusa para mitigar el fenómeno de parloteo común en el control de modo deslizante, asegurando entradas de control suaves.
• Aplicación de la teoría de estabilidad de Lyapunov para probar rigurosamente las propiedades de estabilidad global y convergencia en tiempo finito del esquema propuesto AFNFTSMC-TDC.

Principales resultados:

• El controlador propuesto AFNFTSMC-TDC demuestra una robustez mejorada y un rendimiento de seguimiento superior en comparación con los métodos convencionales.
• El sistema de lógica difusa integrado suprime eficazmente el parloteo de la señal de control, lo que conduce a un movimiento más suave del AUV.
• Las simulaciones numéricas utilizando el modelo de AUV Delphin2 confirman la eficacia del controlador para manejar perturbaciones externas y lograr la convergencia en tiempo finito.

Conclusiones:

• El novedoso esquema AFNFTSMC-TDC proporciona una solución eficaz para el control robusto y preciso de los AUVs.
• La naturaleza sin modelo y las capacidades adaptativas del controlador lo hacen adecuado para aplicaciones de AUV en el mundo real con condiciones ambientales impredecibles.
• La estabilidad y el rendimiento validados resaltan el potencial de esta estrategia de control para avanzar en la autonomía de los AUVs.