1. Variable structure control of a boat pushing an underactuated floating load
- Author
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Rosario, Rafael Vida de Castro, Cunha, José Paulo Vilela Soares da, Leite, Antonio Candea, Tôrres, Leonardo Antônio Borges, and Battistel, Andrei Giordano Holanda
- Subjects
Embarcações ,Sistemas marítimos ,Engenharia eletrônica ,Realimentação (Eletrônica) ,Sistemas subatuados ,Manipulation tasks ,Boats ,Controle por estrutura variável ,Underactuated systems ,Marine systems ,Feedback linearization ,Uncertain systems ,Linearização por realimentação ,ENGENHARIAS [CNPQ] ,Feedback (Electronics) ,Tarefas de manipulção ,Electronic Engineering ,Variable structure control ,Sistemas incertos - Abstract
Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:19:37Z No. of bitstreams: 1 Rafael Vida de Castro Rosario.pdf: 4386843 bytes, checksum: 42eb43fe96e8a8e978fbb89c8a0a3347 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:19:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael Vida de Castro Rosario.pdf: 4386843 bytes, checksum: 42eb43fe96e8a8e978fbb89c8a0a3347 (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 This thesis formulates and solves the problem of control of a boat pushing an underactuated floating load. The dynamic model of this system and its properties are described to allow the design of the control system. This problem is challenging due to the unstable dynamics and the absence of actuators on the load. Partial feedback linearization was chosen to linearize and simplify both the nonlinear dynamics and controller design. Variable structure control (VSC) was chosen in view of its robustness to parametric uncertainties and disturbances. The strategies developed were tested by simulation and experiments with a small boat in a tank. In this experiments, the position and orientation of the ship are measured by an accurate image capture system Vicon MX. As preliminary steps, trajectory tracking of ships and the control of pushing mobile robots were studied. Esta Dissertação formula e resolve o problema de controle de uma embarcação que empurra uma carga flutuante subatuada. O modelo dinâmico do sistema e suas propriedades são desenvolvidos para permitir o projeto do controle. O problema é desafiador devido à dinâmica instável e à ausência de atuadores na carga. A linearização parcial por realimentação foi escolhida para simplificar tanto a dinâmica não-linear quanto o projeto do controle. O controle à estrutura variável (variable structure control | VSC) foi usado para conferir robustez a incertezas paramétricas e perturbações. As estratégias desenvolvidas foram testadas por simulação e em experimentos realizados com uma pequena embarcação numa piscina. Nestes experimentos, a posição e a orientação do barco são medidas pelo sistema de captura de imagens de precisão Vicon MX. Como etapas preliminares, foram estudados o rastreamento de trajetória de embarcações e o controle de robôs móveis terrestres que empurram cargas.
- Published
- 2017