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Título: Controle de orientação e planejamento de caminho de curta distância para o veleiro robótico NBoat II
Autor(es): Santos, Davi Henrique dos
Palavras-chave: Veleiros autônomos;Controladores PI;Planejamento de caminhos;Otimização de caminhos;Algoritmos genéticos
Data do documento: 13-Jul-2016
Citação: SANTOS, Davi Henrique dos. Controle de orientação e planejamento de caminho de curta distância para o veleiro robótico NBoat II. 2016. 90f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Resumo: The main challenges in the development of autonomous sailboats are: control, path and trajectory planning, sensor data acquitision, and power supply. Towards this direction, this paper introduces a study on the problems of control and path planning commonly found during the autonomous sailing projects. The methods developed here are to be applied in the sailboats used in the N-Boat project, allowing them to reach targets points accurately and quickly, and to perform one of the must difficult tasks in sailing that is navigating against the wind. To achieve these goals, at first, a method to find the most appropriate low level controller for the desired application is developed. This method uses a dynamic PI controller, coming up with a table that contains the best proportional and integrative parameters that are appropriate to each situation according to the model used. A method for generation of paths in situations contrary to wind is also modeled, implemented and tested (in simulation). To generate the way points, this method takes into account two parameters: the distance available for the maneuvering and the desired orientation of the boat during the maneuver. An optimization method is proposed, based on genethic algorithm, implemented, and also tested (in simulation) for getting the controller best parameters. The method manipulate some defined parameters for generating paths, finding the ones that generate the path in which the boat achieves the minimum time to destination. Results of various simulation experiments are shown to demonstrate the validity and robustness of the methods developed.
metadata.dc.description.resumo: As pesquisas relacionadas à automação de veleiros robóticos cresceram rapidamente nos últimos 15 anos. Os principais desafios enfrentados nos projetos de veleiros autônomos são o controle, planejamento de caminho e trajetória, coleta de dados dos sensores e o suprimento energético. Desta forma, o presente trabalho realiza um estudo sobre problemas de controle e planejamento de caminho comumente encontrados durante o projeto de veleiros autônomos. Os métodos aqui desenvolvidos serão aplicados nos veleiros utilizados no projeto N-Boat, permitindo aos mesmos alcançar os pontos alvos, realizando a difícil tarefa de velejar contra o vento caso necessário. Para alcançar estes objetivos, primeiramente um método para encontrar o controlador de baixo nível mais adequado à aplicação desejada foi desenvolvido. O método utiliza um controlador PI com parâmetros variáveis, encontrando uma tabela que contém os melhores parâmetros proporcional e integrativo adequados a cada situação, de acordo com o modelo utilizado. Um método para a geração de caminho em situações de contravento foi modelado, implementado e testado em simulação. Para gerar os pontos do caminho, o método utiliza dois parâmetros: a distância disponível e a orientação desejada para o veleiro durante a manobra. Em seguida, um método de otimização foi implementado e testado em simulação. O método utiliza algoritmos genéticos para manipular os parâmetros do método de geração de caminhos, encontrando quais parâmetros geram o trajeto de menor tempo ao destino. O trabalho apresenta diversos testes em simulação para demonstrar a validade e robustez dos métodos desenvolvidos.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22257
Aparece nas coleções:PPGEE - Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação

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