Navigation and system identification of an unmanned underwater survey vehicle
Bir insansız sualtı gözlem aracının navigasyonu ve sistem tanılaması
- Tez No: 463613
- Danışmanlar: PROF. MEHMET KEMAL LEBLEBİCİOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Electrical and Electronics Engineering, Mechatronics Engineering, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 215
Özet
Bu çalışma, bir insansız sualtı aracının matematiksel modelini, otopilot, güdüm tasarımını, yer tespiti çalışmaları ile SAGA'ya ait sistem tanılama çalışmalarını içermektedir. İlk olarak bir insansız su altı aracının Newton-Euler formülasyonundan gelen 6 serbestlik dereceli doğrusal olmayan modeli elde edilmiştir. Daha sonra aracın otopilotu, PID kontrol yaklaşımı ile tasarlanmıştır. Ataletsel ölçüm sistemi ile akustik ve görüntüleme temelli ölçüm sistemi ile yardımcı algılyıcılar entegre edilerek navigasyon problemi çözülmüştür. Tüm bu ölçümler simülasyon bazlı üretilmiştir. Navigasyon sisteminin performansı uygun sistem durumu ile ölçüm ve gürültü modelleri oluşturularak analiz edilmiştir. Navigasyon datası Kalman filtre ile iyileştirilmiştir. Navigasyon problemi çözüldükten sonra, aracın güdümü görüş hattı ve optimal kontrol yöntemleri ile navigasyon datası kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Pinger ve hidrofonlardan oluşan akustik temelli ölçüm sistemi ile ataletsel ölçüm sistemi kullanılarak havuz deney düzeneği oluşturulmuştur. Aracın daha doğru yer bilgisi için bu iki ölçüm sistemi birleştirilmiştir. Buna ek olarak basınç algılayıcısı ile aracın derinlik bilgisi desteklenmiştir. Aracın matematiksel modeli katma kütle ve sönümleme paramereleri gibi değeri bilinmeyen parametreler içerir. Sistemin durumu üzerindeki etkisi genellikle ihmal edilebilir olduğu için tüm parametre değerlerini belirlemek mümkün değildir. Buna karşın,“önemli”parametrelerin çoğu, aracın birleşik hareketi için, kestirilen deneysel navigasyon bilgisini kullanarak sistem tanımlama çalışmasıyla elde edilir. Tüm bu çalışmalar Matlab/Simulink de yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
This study includes the mathematical model of an unmanned underwater vehicle, autopilot and the guidance design, the navigation solution and system identification of the unmanned underwater survey vehicle SAGA (Su Altı Gözlem Aracı). First, the 6 degrees-of-freedom (DOF) nonlinear mathematical model of an unmanned underwater vehicle is obtained by a Newton-Euler formulation. Then, the autopilot is designed by utilizing the proportional–integral–derivative (PID) control approach. The navigation problem is solved by integrating the inertial navigation system, acoustic and vision based measurement system and aiding sensors. All measurements are obtained in simulation environment. Performance of the resultant navigation system is analyzed by creating suitable system state, measurement and noise models. The navigational data of the vehicle is improved by utilizing a Kalman filter. After the navigation problem solved, guidance is performed by the way point guidance algorithm by line-of-sight (LOS) and the way point guidance based optimal control with navigational data. The pool experimental set-up is designed by using the inertial navigation system and acoustic-based measurement system composed of pinger and hydrophones together. These are integrated to obtain navigation data of the vehicle more accurately. In addition, the depth sensor is used in order to support depth information. The mathematical model of the vehicle includes some unknown parameters such as added mass and damping coefficients. It is not possible to determine all the parameters values as their effect on the state of the system is usually negligible. On the other hand, most of the“important”parameters are obtained based on a system identification study of the vehicle by using this estimated experimental navigational data for coupled motion. All of this study is performed in a Matlab/Simulink environment.
Benzer Tezler
- İnsansız sualtı aracının matematiksel modelinin durum ölçümlerine dayalı olarak tanılanması ve hata toleranslı kontrol
Identification of the mathematical model of an unmanned underwater vehicle based on state measurements and fault tolerant control
EMRE ÜNEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİNGİZ HACIYEV
- Integration of navigation systems and identification of nonlinear model parameters for autonomous underwater vehicles in the presence of measurement biases
İnsansız sualtı araçları için seyrüsefer sistemlerinin tümleştirilmesi ve ölçüm kaynaklı kayma hatalarının olduğu durumda nonlineer hareket modelin parametrelerinin tanılaması
MUSTAFA DİNÇ
Doktora
İngilizce
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİNGİZ HACIYEV
- Modelling, control and implementation of an unmanned vertical take-off and landing aircraft
Dikey iniş kalkış yapabilen bir insansız hava aracının modellenmesi, kontrolü ve gerçeklenmesi
FARABİ AHMED TARHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- Güvenli şekilde dost uçakları tanıma
Secure identification friendly aircraft
BUSE TEKİN AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENVER ÖZDEMİR
- Gemiler için COLREG ile uyumlu otonom çatışmadan kaçınma çalışması
COLREG compatible autonomous ship collision avoidance study
HASAN UĞURLU
Doktora
Türkçe
2023
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL ÇİÇEK