Diseño de los Módulos de Guiado y Control para un Vehículo Autónomo Submarino: un Estudio Comparativo desde el Punto de Vista de los Actuadores

N.CANADEA; G.G.ACOSTA; PULESTON P.F.; F.VALENCIAGA

Congreso; 5to Congreso Internacional de Ingeniería Mecánica y 3ro de Ingeniería Mecatrónica – CIMM 2011; 2011

En este trabajo se describen técnicas de guiado y control para el seguimiento de trayectoriade un prototipo de vehículo autónomo submarino (AUV) llamado Cormorán, diseñado para laobservación de ambientes marinos. Cormorán se desplaza ligeramente por debajo de la superficiedel agua, por ello se aproxima el modelo a un plano de profundidad constante (2D), realizandoinmersiones verticales en algunos puntos específicos de la trayectoria, para el relevamiento dedatos de la columna de agua. Un planificación previa de las trayectorias provee puntos de paso(waypoints) a un Sistema de Guiado que supone al robot como una partícula ficticia sin dinámica, ycalcula como salida un vector de actitud (ángulos y velocidades) relativos al marco de referenciaubicado en el robot, para el seguimiento de la trayectoria deseada, basada en una función deLyapunov que asegura la convergencia geométrica a la trayectoria deseada. Esta será lareferencia para el Sistema de Control, que contemplando la dinámica del vehículo, proporciona laaceleración del propulsor o hélice principal F y el ángulo del timón de ataque o desviación α finales,para hacerlo alcanzar a la trayectoria propuesta o deseada en tiempo eficiente.Se analizará una estrategia de control no lineal PI basado en lógica difusa, para estudiar sudesempeño frente a otras estrategias ya implementadas, como un control lineal PI clásico, desdeun punto de vista de lograr minimizar los errores geométricos de convergencia, y maximizar la vidaútil de los actuadores, fundamentalmente del timón, además del costo energético que demanda elpropulsor en el seguimiento de la trayectoria. Ambas acciones PI se combinan con un control poracción de adelanto. Las pruebas se realizaron en un ambiente de simulación desarrollado enMatlab, con un detalle que permite contemplar perturbaciones tales como corrientes marinas yoleaje.