Virtual environment for the design of position trajectory tracking controllers of remotely operated vehicles

• David Javier Muñoz-Aldana ^[1] ; Carlos Alberto Gaviria-López ^[1]
  1. [1] Universidad del Cauca

     Universidad del Cauca

     Colombia

     
• Localización: ITECKNE: Innovación e Investigación en Ingeniería, ISSN-e 2339-3483, ISSN 1692-1798, Vol. 16, Nº. 2 (July - December), 2019, págs. 157-167
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Ambiente virtual para el diseño de controladores de seguimiento de trayectorias de posición de vehículo operado remotamente
• Enlaces
  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    Este artículo presenta un ambiente virtual basado en co-simulación entre MatLab y MSC Adams, permitiendo simulación, análisis, desarrollo y validación de estrategias de control para el seguimiento de trayectorias de posición de un vehículo operado remotamente (ROV). Los resultados de simulación en el plano horizontal muestran que es posible, de forma simple, construir un ambiente virtual que permite observar movimientos realistas al ingresar las fuerzas ejercidas sobre un ROV. Sacando ventaja de las propiedades de co-simulación, las experiencias en este trabajo muestran que esta estrategia de simulación es muy adecuada para propósitos de análisis y diseño de control, permitiendo a los investigadores y profesionales el uso amplio de herramientas de control disponible en MATLAB para este fin. En este trabajo se utiliza un regulador lineal cuadrático (LQR) robusto con acción integral para evaluar el desempeño del entorno virtual propuesto en el seguimiento de una trayectoria de posición. Para la validación se utilizaron trayectorias ampliamente empleadas en diseños de estudios navales como son la de forma de Zig-Zag y la de forma Circular. Los resultados de simulación muestran que la integración de MatLab y MSC Adams permite evaluar de forma efectiva el desempeño de estrategias de control en este entorno virtual. El enfoque presentado permite ganar experiencia acerca de los desafíos de este tipo de problemas de control, antes de tratar con los aspectos complejos de sintonización en ambientes experimentales reales, evitando pérdidas y sobrecostos en los proyectos robótica submarina.

  • English

    This article presents a virtual environment based on co-simulation between MatLab and MSC Adams, allowing simulation, analysis, development and validation of control strategies for tracking of position trajectories of a Remotely Operated Vehicle (ROV). The simulation results in the horizontal plane show that it is possible, in an uncomplicated way, to construct a virtual environment, which allows observing realistic movements when the forces exerted on an ROV are provided. Taking advantage of the properties of co-simulation, the experiences in this work show that this simulation strategy is very suitable for analysis purposes and control design, allowing researchers and professionals the wide use of control tools available in MATLAB for this end. In this work, a robust linear quadratic regulator (LQR) with integral action has been used to evaluate the performance of the proposed virtual environment for tracking of position trajectories. To validation purposes, widely used trajectories in naval study designs were employed such as the Zig -Zag shaped and the Circular shaped trajectories. Simulation results show that the integration of both, MatLab and MSC Adams, effectively addressees the problem of evaluation of performance of control strategies in the virtual environment. The presented approach allows gaining experience about the challenges of this kind of control problems, before dealing with the complex aspects of tuning in real experimental environments, avoiding losses and cost overruns for underwater robotics projects.