Control laws design for dynamic positioning of autonomous underwater vehicle

Abstract

В данной работе представлен подход к синтезу алгоритмов управления для динамического позиционирования автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА). Сначала строится нелинейная модель АНПА, которая затем упрощается для облегчения процесса синтеза. Далее строится система нечёткого вывода типа Такаги-Сугено с velocity-based подсистемами для аппроксимации упрощённой нелинейной модели. Целью управления является обеспечение глобальной асимптотической устойчивости желаемой позиции АНПА. Условия устойчивости представлены в виде системы линейных матричных неравенств, в ходе решения которой синтезируется нечёткий стабилизирующий регулятор. Для демонстрации эффективности подхода представлены результаты компьютерного моделирования процессов управления.

The thesis presents a сontrol laws design approach to the dynamic positioning of an autonomous underwater vehicle (AUV). First, the AUV nonlinear model is constructed. To facilitate control design, a simplified version of the nonlinear model is derived. A Takagi-Sugeno fuzzy inference system with velocity-based subsystems is then constructed to approximate the simplified nonlinear model. The control goal is to provide global asymptotic stability of the desired AUV position. Stability conditions are represented in terms of linear matrix inequalities. By simultaneously solving them, a stabilizing fuzzy controller is synthesized. Simulation results are presented to demonstrate the viability of the approach.