Diseño de los módulos de GUIADO y CONTROL para un Vehículo Autónomo Submarino

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

Bogotá

Congreso; CIMM 2011 – V Congreso Internacional de Ingeniería Mecánica y III de Ingeniería Mecatrónica; 2011

Universidad Nacional de Colombia

En este trabajo se describen técnicas de guiado y control para el seguimiento de trayectoria de un prototipo de vehículo autónomo submarino (AUV) llamado Cormorán, diseñado para la observación de ambientes marinos. Cormorán se desplaza ligeramente por debajo de la superficie del agua, por ello se aproxima el modelo a un plano de profundidad constante (2D), realizando inmersiones verticales en algunos puntos específicos de la trayectoria, para el relevamiento de datos 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, y calcula como salida un vector de actitud (ángulos y velocidades) relativos al marco de referencia ubicado en el robot, para el seguimiento de la trayectoria deseada, basada en una función de Lyapunov que asegura la convergencia geométrica a la trayectoria deseada. Esta será la referencia para el Sistema de Control, que contemplando la dinámica del vehículo, proporciona la aceleración 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 su desempeño frente a otras estrategias ya implementadas, como un control lineal PI clásico, desde un punto de vista de lograr minimizar los errores geométricos de convergencia, y maximizar la vida útil de los actuadores, fundamentalmente del timón, además del costo energético que demanda el propulsor en el seguimiento de la trayectoria. Ambas acciones PI se combinan con un control por acción de adelanto. Las pruebas se realizaron en un ambiente de simulación desarrollado en Matlab, con un detalle que permite contemplar perturbaciones tales como corrientes marinas y oleaje.