| 研究生: |
王瑞誠 Wang, Jui-Cheng |
|---|---|
| 論文名稱: |
應用模糊理論於水下載具姿態之控制 The Application of Fuzzy Theorem in Attitude Control of Autonomous Underwater Vehicle |
| 指導教授: |
林忠宏
Lin, Jung-Hung |
| 學位類別: |
碩士 Master |
| 系所名稱: |
工學院 - 系統及船舶機電工程學系 Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering |
| 論文出版年: | 2020 |
| 畢業學年度: | 108 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 66 |
| 中文關鍵詞: | 水下載具 、模糊控制 |
| 外文關鍵詞: | AUV, Fuzzy control |
| 相關次數: | 點閱:162 下載:7 |
| 分享至: |
| 查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
本研究為探討水下無人載具(Autonomous Underwater Vehicle)三個自由度的控制,由直流馬達控制載具在縱軸方向的前行速度,前、後壓載水櫃負責控制載具的下潛與上浮以及俯仰的運動,並使用十字舵控制載具的偏擺、俯仰與深度。
載具採用一體式水下無人載具,載具內裝有壓力傳感器讀取載具深度數據並使用陀螺儀讀取俯仰、偏擺、翻滾之數據,以及採用嵌入式電腦與微控制器做為計算與傳送載具運動指令的控制器,最後使用步進馬達、伺服馬達、直流馬達來完成運動。
在通訊方面使用無線網路系統,以此使岸端與水面上的載具能夠相互通訊,
並下達控制指令給予載具端的嵌入式電腦,而載具端藉由傳感器的數值讀取,會在嵌入式電腦計算出模糊控制程式之輸出結果,最後由微控制器傳遞訊號給制動器。
本研究於成功大學拖行水槽進行實驗,提供實驗數據驗證模糊控制同時控制偏擺、深度、俯仰之可行性並穩定其控制結果。
This paper is to discuss the control of three degrees of freedom in Autonomous Underwater Vehicle. The forward speed of the AUV in the longitudinal axis direction is controlled by DC motor and the front and back ballast tanks are responsible for controlling heave and pitch changes of AUV. Then we use the cross-form rudder to control yaw, pitch and heave changes of AUV.
The vehicle adopts the AUV which is an integrated style and it has installed pressure transducer to measure data of depth and gyroscope to measure data of pitch, yaw, and roll.We apply the embedded computer to calculate and transmit motion commands.At last we use DC motor, stepper motor and servo motor to complete the final motion command.
In the design of electric and control system, we use wireless lan to communicate with AUV.Therefore shore and AUV can communicate with each other and it can also issue the control commands to the embedded computer witch was installed in AUV. The vehicle reads the data of the sensor, and calculates the output result in the fuzzy controller of the embedded computer.Then microcontroller send the outputs to motors.
The experiment of AUV was tested in NCKU towing tank and Anping Harbor.The results offer the feasibility of fuzzy controller and optimize its control results by experimental data.
[1] CUAUV,Available:https://cuauv.org/Vehicle
[2] AUV HISAS 1032:https://www.kongsberg.com/maritime/products/marine-robotics/autonomous-underwater-vehicles/
[3] L.A.Zadeh ”Fuzzy sets” Information and Control,pp338-353,1965
[4] M.C.Fang “A Self-Tuning Fuzzy Control on the Swath Ship Pitch Motion in Irregular Waves” 中國造船暨輪機工程學刊,2002
[5] P.ADeBitetto “Fuzzy logic for depth control of unmanned undersea vehicles” IEEE,Journal of Oceanic Engineering,1995
[6] Ter Feng Wu ” Fuzzy Control Design Based on Fuzzy Modeling” 宜蘭科技學報,2002
[7] J.Yen ,and R.Langari “Fuzzy Logic: Intelligence,Control,and Information” New Jersey:Prentice-Hall,1999
[8] Li-Xin Wang “A Course in Fuzzy Systems and Control” New Jersey: Prentice-Hall,1997
[9] Zhi-Qiang Fang “Adaptive Fuzzy Control for CVT Vehicle” Journal of Beijing Institute of Technology,2005
[10] F. Matia , A. Jimenez ,G. Martinez “Calibration of fuzzy control systems” Proceedings of 1994 IEEE 3rd International Fuzzy Systems Conference
[11] 傅政凱 “俱備雙壓載水櫃之水下載具系統設計及模糊理論於浮潛之應用” 成功大學系統及船舶機電工程學系碩士論文,108年6月
[12] 林俊安 “四自由度自主型水下載台設計與浮潛姿態控制” 成功大學系統及船舶機電工程學系碩士論文,97年6月
[13] 江品萱 “自主型水下載具模組化規劃與流體動力之模擬測試” 成功大學系統及船舶機電工程學系碩士論文,98年6月
[14] 夏漢威 “自主型水下載具浮潛姿態與導航定位之系統整合” 成功大學系統及船舶機電工程學系碩士論文,99年6月
[15] 謝淳鉅“模糊理論於自主型水下載具航行控制與金屬探測之應用” 成功大學系統及船舶機電工程學系碩士論文,100年7月
[16] 陳彥璋 “雙眼立體視覺測距與影像處理於自主式水下載具碰撞之評估” 成功大學系統及船舶機電工程學系碩士論文,106年7月
[17] 盧柏杰 “自主型水下載具設計與開發影像伺服進行管線追蹤功能” 成功大學系統及船舶機電工程學系碩士論文,98年7月
[18] 林家凱 “運用光源輔助追蹤水下載具之中繼系統整合開發” 成功大學系統及船舶機電工程學系碩士論文,102年7月
[19] 陳政吉 “順流型俯仰姿態可調整式水下載具之研發” 成功大學系統及船舶機電工程學系碩士論文,96年7月
[20] 張平儒 “順流型水文資訊自動量測載具之研發” 成功大學系統及船舶機電工程學系碩士論文,94年7月
[21] 莊定諺 “運用太陽能與滑翔翼版增加水下載具續航時間之評估” 成功大學系統及船舶機電工程學系碩士論文,97年6月
[22] 謝文記 “船舶節能自動船系統之實驗研究” 臺灣大學工程科學及海洋工程學系碩士論文,106年6月
[23] 楊雅兆 ”自主式水下無人載具技術研析” 海洋工程研討會,2012
[24] 東元精電,步進馬達型錄,pp06-08
[25] 3DM-GX1 http://kitchen.cs.cmu.edu/Home/3DM-GX1-Datasheet-Rev-1.pdf
[26] 伺服馬達https://www.graupner.com/
[27] MTi-630 https://www.xsens.com/