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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17814
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Controle por modo deslizante adaptativo aplicado ao rastreamento de trajetórias para uma embarcação sujeita a perturbações ambientais |
Título(s) alternativo(s): | Adaptive sliding mode control applied to trajectory tracking for a vessel subject to environmental disturbances |
Autor: | Barbas, Vinicius Machado ![]() |
Primeiro orientador: | Cunha, José Paulo Vilela Soares da |
Segundo orientador: | Rosa, Paula Bastos Garcia |
Primeiro membro da banca: | Oliveira, Tiago Roux de |
Segundo membro da banca: | Costa, Ramon Romankevicius |
Resumo: | Esta Dissertação aborda o problema de controle de uma embarcação marítima de superfície considerando-se o posicionamento dinâmico da mesma com rastreamento de trajetória predeterminada sujeita a perturbações ambientais desconhecidas. O modelo dinâmico do sistema e suas propriedades são desenvolvidos para permitir o projeto do controle. Como a dinâmica da embarcação é não-linear, foi implementado um controle de linearização por realimentação para o cancelamento das não-linearidades e facilitar a aplicação dos controladores. Foram considerados quatro tipos de controles para o rastreamento de trajetória. O primeiro controlador considerado foi o Proporcional-Derivativo (PD), por ser um controlador muito utilizado e de fácil implementação. O segundo controlador considerado foi o controlador Proporcional-Integral-Derivativo (PID) que, assim como o PD, é de fácil implementação e conta com uma ação integral para mitigar o erro residual que se apresenta no controlador PD. O terceiro controlador considerado é uma variação do Controlador por Modo Deslizante (SMC). A vantagem em relação aos outros controladores apresentados anteriormente é que o controle por modo deslizante é superior em relação a rejeição de perturbações, robustez a variação de parâmetros e tem uma implementação simples. Foi implementado o SMC Vetorial Unitário (UVC) que é conveniente para sistemas multivariáveis como é o caso analisado. A dificuldade deste controle é a necessidade do conhecimento de um majorante da perturbação ou estipulá-la de forma conservadora no projeto do controle. O quarto controlador e contribuição desta Dissertação, é o Controle por Modos Deslizantes Adaptativo (SMC Adaptativo). Este realiza o rastreamento de trajetória da embarcação sem a necessidade de conhecimento da amplitude das perturbações ambientais, onde há adaptação a partir do controle equivalente utilizando um filtro de média que estima as perturbações a partir de componentes de baixa frequência do sinal de controle. Em seguida são feitas simulações das perturbações e dos controladores para o rastreamento de trajetória apresentados nesta Dissertação para possibilitar sua comparação. |
Abstract: | This dissertation considers the trajectory control problem of a surface marine vessel for its dynamic positioning with the tracking of a prespecified trajectory under the action of unknown environmental disturbances. The dynamic model of the system and its properties are developed to allow the control design. The vessel dynamics is nonlinear, thus, feedback linearization was implemented to remove nonlinearities and facilitate the application of controllers. Four controls for trajectory tracking have been considered. The first controller was the Proportional-Derivative (PD), that is a widely used controller and is of easy implementation. The second controller was the Proportional-Integral-Derivative (PID) controller which is also easy to implement and has an integral action that mitigates the residual error present in the PD controller. The third is a Sliding Mode Control (SMC). Na advantage over previous controllers is that the SMC is superior in relation to disturbance rejection, is robust to parameter variation and has a simple implementation. The Unit Vector SMC (UVC) was implemented, which is convenient for multivariable systems. The fourth controller is an Adaptive SMC. It allows trajectory tracking without the knowledge of the amplitude of environmental disturbances. Using the equivalent approximated averaging filters allows the disturbances to be estimated from low-frequency components of the control signal. Simulations of the disturbances and controllers for trajectory tracking presented in this Dissertation allow a fair comparison of these strategies. |
Palavras-chave: | Electronic engineering Control system adjustable Nonlinear systems PID controllers Engenharia eletrônica Sistemas de controle ajustável Sistemas não-lineares Controladores PID |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrônica |
Citação: | BARBAS, Vinicius Machado. Controle por modo deslizante adaptativo aplicado ao rastreamento de trajetórias para uma embarcação sujeita a perturbações ambientais. 2021. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Eletrônica) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17814 |
Data de defesa: | 11-Nov-2021 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Eletrônica |
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Dissertação - Vinicius Machado Barbas - 2021 - Completo.pdf | 2,67 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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