Mixed control for trajectory tracking in marine vessels

Este trabajo muestra la estrategia de control de un controlador basado en álgebra lineal para la cinemática y una técnica de control adaptable para la parte dinámica del buque. Que en el primer caso (LABC) es aplicado sobre la cinemática que recibe las referencias de posición deseadas y esto genera otro par de velocidad de referencia para el controlador adaptable (dinámico). El objetivo principal de esta técnica de control combinada (LABC-adaptable) se presenta en el caso de que la masa del buque (u otro parámetro) varíe con su trayectoria (por ejemplo, buque pesquero, buque de reabastecimiento de combustible, etc.) donde el controlador combinado con características adaptables ajusta sus parámetros mediante una ley de sintonía, que a su vez genera una acción de control que compensa las variaciones dinámicas del buque. Además, este trabajo presenta el análisis de estabilidad y la ley de ajuste LABC-adaptable basada en el criterio de estabilidad de Lyapunov. Los resultados obtenidos por simulación demuestran que el sistema marino puede seguir las señales de referencia con pequeños errores aún en presencia de incertidumbres.This work proposes the design of an adaptive controller for a marine vessel; the proposed control strategy applies a controller designed on linear algebra for the kinematics and an adaptive control technique for the dynamic part of the vessel. The linear algebra based controller (LABC) for kinematics receives the desired position references and this generates another reference velocity pair for the adaptive (dynamic) controller. The main goal of the application of the adaptive control technique in this kind of enforcement is presented in the case that the mass of the vessel varies with its trajectory (e.g. fishing vessel, refueling vessel, etc.) where the adaptive controller adjusts its parameters through of adaptation law, which in turn generates a control action that compensates dynamic variations of the ship. Besides, this work presents the stability analysis and adaptive adjustment law based on the Lyapunov theory. And the simulation results that are presented prove that the control can deal with nonlinearities and time-variant dynamics.Fil: Vacca Sisterna, Carlos Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Juan. Instituto de Automática. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Automática; ArgentinaFil: Serrano, Mario Emanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Scaglia, Gustavo Juan Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; Argentina. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Rossomando, Francisco Guido. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Juan. Instituto de Automática. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Automática; Argentin

Mixed control for trajectory tracking in marine vessels

[EN] This work proposes the design of an adaptive controller for a marine vessel; the proposed control strategy applies a controller designed on linear algebra for the kinematics and an adaptive control technique for the dynamic part of the vessel. The linear algebra based controller (LABC) for kinematics receives the desired position references and this generates another reference velocity pair for the adaptive (dynamic) controller. The main goal of the application of the adaptive control technique in this kind of enforcement is presented in the case that the mass of the vessel varies with its trajectory (e.g. fishing vessel, refueling vessel, etc.) where the adaptive controller adjusts its parameters through of adaptation law, which in turn generates a control action that compensates dynamic variations of the ship. Besides, this work presents the stability analysis and adaptive adjustment law based on the Lyapunov theory. And the simulation results that are presented prove that the control can deal with non-linearities and time-variant dynamics.[ES] Este trabajo muestra el diseño de un controlador adaptable para un buque marino; la estrategia de control que se propone es la aplicación de un controlador basado en álgebra lineal para la cinemática y una técnica de control adaptable para la parte dinámica del buque. El controlador basado en álgebra lineal (LABC) para cinemática recibe las referencias de posición deseadas y esto genera otro par de velocidad de referencia para el controlador adaptable (dinámico). El objetivo principal de la aplicación de la técnica de control adaptable se presenta en el caso de que la masa del buque varíe con su trayectoria (por ejemplo, buque pesquero, buque de reabastecimiento de combustible, etc.) donde el controlador adaptable ajusta sus parámetros mediante la ley de adaptación, que a su vez genera una acción de control que compensa las variaciones dinámicas del buque. Además, este trabajo presenta el análisis de estabilidad y la ley de ajuste adaptable basada en la teoría de Lyapunov. Los resultados de simulación muestran que el sistema puede seguir las señales de referencia con un error muy bajo aún en presencia de incertidumbre.Vacca Sisterna, C.; Serrano, E.; Scaglia, G.; Rossomando, F. (2021). Control mixto para el seguimiento de trayectoria en buques marinos. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 19(1):27-36. https://doi.org/10.4995/riai.2021.15027OJS2736191Cui R, Chen L, Yang C, Chen M. "Extended state observer-based integral sliding mode control for an underwater robot with unknown disturbances and uncertain nonlinearities". IEEE Transactions on Industrial Electronics 2017; 64(8): 6785-6795. https://doi.org/10.1109/TIE.2017.2694410Dai SL, He S, Lin H. "Transverse function control with prescribed performance guarantees for underactuated marine surface vehicles". 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