Modelagem e controle de um veículo aquático de superfície autoguiado.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27104 |
Resumo: | Essa dissertação trata da modelagem e do controle de um veículo aquático de super- fície autoguiado incluindo o efeito de correntes aquáticas e rajadas de vento. O veículo estudado é do tipo Catamarã, dotado de dois propulsores operados em modo diferencial, e foi concebido para realizar missões com o objetivo de efetuar a análise limnológica das águas do reservatórios de usinas hidrelétricas. O modelo é obtido a partir das equações da cinemática e da dinâmica de um corpo rígido que se desloca na superfície de um fluido. As forças e momentos aplicados são devidos a interação destes com o fluido, com o vento e com correntezas com base na teoria da hidrodinâmica, ventos e correntezas. A partir do modelo obtido, foi desenvolvido um simulador de treinamento com as dimensões do reservatório das Usinas Paulo Afonso I, Paulo Afonso II e Paulo Afonso III, incluindo efeitos de fatores ambientais, lei de controle de seguimento de caminho, e uma estratégia de detecção e desvio de obstáculo. Na determinação dos ganhos da lei de controle foram utilizados um algoritmo genético e uma técnica de seleção de melhor caminho. Foram realizadas manobras com o veículo em condições ideais e incluindo o efeito de fatores ambientais, testes de piores con- dições de manobra para o veículo e condições onde haverá obstáculos em seu percurso assim ocorrendo um desvio de seu caminho. Nos estudos por simulação utilizou-se as dimensões reais do mapa da região do reservatório da usina hidrelétrica de Paulo Afonso, dispondo dos obstáculos em seu meio a partir de interação com o Google Earth, com o intuito de realizar missões de simulação no próprio reservatório. A partir do estudo do modelo teórico para a dinâmica de um veículo conhecido e o projeto de um controlador de seguimento de caminhos, as missões dadas ao veículo foram realizadas conseguindo percorrer o reservatório desviando dos obstáculos. |
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Modelagem e controle de um veículo aquático de superfície autoguiado.Modeling and control of a surface water vehicle self-guided.Veículos autônomosModelagemSeguir caminhoAutonomous vehiclesModelingFollow pathEngenharia ElétricaEssa dissertação trata da modelagem e do controle de um veículo aquático de super- fície autoguiado incluindo o efeito de correntes aquáticas e rajadas de vento. O veículo estudado é do tipo Catamarã, dotado de dois propulsores operados em modo diferencial, e foi concebido para realizar missões com o objetivo de efetuar a análise limnológica das águas do reservatórios de usinas hidrelétricas. O modelo é obtido a partir das equações da cinemática e da dinâmica de um corpo rígido que se desloca na superfície de um fluido. As forças e momentos aplicados são devidos a interação destes com o fluido, com o vento e com correntezas com base na teoria da hidrodinâmica, ventos e correntezas. A partir do modelo obtido, foi desenvolvido um simulador de treinamento com as dimensões do reservatório das Usinas Paulo Afonso I, Paulo Afonso II e Paulo Afonso III, incluindo efeitos de fatores ambientais, lei de controle de seguimento de caminho, e uma estratégia de detecção e desvio de obstáculo. Na determinação dos ganhos da lei de controle foram utilizados um algoritmo genético e uma técnica de seleção de melhor caminho. Foram realizadas manobras com o veículo em condições ideais e incluindo o efeito de fatores ambientais, testes de piores con- dições de manobra para o veículo e condições onde haverá obstáculos em seu percurso assim ocorrendo um desvio de seu caminho. Nos estudos por simulação utilizou-se as dimensões reais do mapa da região do reservatório da usina hidrelétrica de Paulo Afonso, dispondo dos obstáculos em seu meio a partir de interação com o Google Earth, com o intuito de realizar missões de simulação no próprio reservatório. A partir do estudo do modelo teórico para a dinâmica de um veículo conhecido e o projeto de um controlador de seguimento de caminhos, as missões dadas ao veículo foram realizadas conseguindo percorrer o reservatório desviando dos obstáculos.This dissertation approaches the control of a self-guided surface watercraft including the effect of water currents and wind gusts. The vehicle studied is a Catamaran model, equipped with two propellers operated in a differential mode, and it was designed to execute missions with the objective of performing the limnological analysis of the waters of the hydroelectric reservoirs power plants. The vehicle model derives from the equations of kinematics and dynamics of a rigid body that moves on the surface of a fluid. The forces and moments applied on the vehicle due to its interaction with the fluid, with the wind and sea currents based on the theory of hydrodynamics, winds and currents. From the model obtained, a training simulator with the dimensions of the reservoir of the Paulo Afonso I, Paulo Afonso II and Paulo Afonso III plants was developed, including effects of environmental factors, path control law, and a detection strategy and obstacle deviation. A genetic algorithm and a best path selection technique were used to determine the control law gains. Catamaran maneuvers were carried out under ideal conditions and it included the effect of environmental factors, tests of the worst maneuver conditions for the vehicle and conditions where there will be obstacles in its way, thus causing a deviation from its path. In the simulation studies, the real dimensions of the map of the reservoir region of the Paulo Afonso hydroelectric power plant were used, with obstacles in their environment based on interaction with Google Earth, in order to accomplish simulation missions in the reservoir by itself. From the study of the theoretical model for the dynamics of a known vehicle and the design of path follower controller, the missions given to the vehicle were made managing to traverse the reservoir from the obstacles.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICAUFCGLIMA, Antonio Marcus Nogueira.LIMA, A. M. N.LIMA, ANTONIO MARCUS N.LIMA, ANTÔNIO.http://lattes.cnpq.br/2237395961717699MORAIS, Marcos Ricardo Alcântara.MORAIS, M. R. A.MORAIS, MARCOS R. A.http://lattes.cnpq.br/6425114303423453ROCHA NETO, José Sérgio da.ROCHA NETO, J. S.DA ROCHA NETO, JOSE SERGIO.J.S. da Rocha Neto.http://lattes.cnpq.br/9085919442313408SANTOS JÚNIOR, Gutemberg Gonçalves dos.SANTOS JÚNIOR, Gutemberg Gonçalves dos.Santos, Gutemberg G.Junior, Gutemberg G. S.http://lattes.cnpq.br/0204301941083935OLIVEIRA, Alexandre Cunha.OLIVEIRA, A. 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