Controle de orienta??o e planejamento de caminho de curta dist?ncia para o veleiro rob?tico NBoat II

• Main Author: Santos, Davi Henrique dos
• Other Authors: 32541457120
• Language: Portuguese
• Published: PROGRAMA DE P?S-GRADUA??O EM ENGENHARIA EL?TRICA E DE COMPUTA??O 2017
• Subjects: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA E DE COMPUTA??O; Veleiros aut?nomos; Controladores PI; Planejamento de caminhos; Otimiza??o de caminhos; Algoritmos gen?ticos
• Online Access: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22257

Submitted by Automa??o e Estat?stica ([e-mail]) on 2017-03-14T21:32:46Z No. of bitstreams: 1 DaviHenriqueDosSantos_DISSERT.pdf: 3943405 bytes, checksum: 5c8c6264a12d6d09afccf8adb3614371 (MD5) === Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva ([e-mail]) on 2017-03-15T22:17:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DaviHenriqueDosSantos_DISSERT.pdf: 3943405 bytes, checksum: 5c8c6264a12d6d09afccf8adb3614371 (MD5) === Made available in DSpace on 2017-03-15T22:17:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DaviHenriqueDosSantos_DISSERT.pdf: 3943405 bytes, checksum: 5c8c6264a12d6d09afccf8adb3614371 (MD5) Previous issue date: 2016-07-13 === Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) === As pesquisas relacionadas ? automa??o de veleiros rob?ticos cresceram rapidamente nos ?ltimos 15 anos. Os principais desafios enfrentados nos projetos de veleiros aut?nomos s?o o controle, planejamento de caminho e trajet?ria, coleta de dados dos sensores e o suprimento energ?tico. Desta forma, o presente trabalho realiza um estudo sobre problemas de controle e planejamento de caminho comumente encontrados durante o projeto de veleiros aut?nomos. Os m?todos aqui desenvolvidos ser?o aplicados nos veleiros utilizados no projeto N-Boat, permitindo aos mesmos alcan?ar os pontos alvos, realizando a dif?cil tarefa de velejar contra o vento caso necess?rio. Para alcan?ar estes objetivos, primeiramente um m?todo para encontrar o controlador de baixo n?vel mais adequado ? aplica??o desejada foi desenvolvido. O m?todo utiliza um controlador PI com par?metros vari?veis, encontrando uma tabela que cont?m os melhores par?metros proporcional e integrativo adequados a cada situa??o, de acordo com o modelo utilizado. Um m?todo para a gera??o de caminho em situa??es de contravento foi modelado, implementado e testado em simula??o. Para gerar os pontos do caminho, o m?todo utiliza dois par?metros: a dist?ncia dispon?vel e a orienta??o desejada para o veleiro durante a manobra. Em seguida, um m?todo de otimiza??o foi implementado e testado em simula??o. O m?todo utiliza algoritmos gen?ticos para manipular os par?metros do m?todo de gera??o de caminhos, encontrando quais par?metros geram o trajeto de menor tempo ao destino. O trabalho apresenta diversos testes em simula??o para demonstrar a validade e robustez dos m?todos desenvolvidos. === 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.