ระบบควบคุมอัตโนมัติสำหรับเรือที่ขับเคลื่อนโดยพอดพรอเพาส์ชั่น

Abstract

งานวิจัยนี้นำเสนอพลศาสตร์เรือเคลื่อนที่อัตโนมัติให้สามารถควบคุมทิศทางการเคลื่อนที่และความเร็วของเรือให้เป็นไปตามเส้นทางการเคลื่อนที่ที่ระบุพิกัดไว้ โดยใช้พอดพรอเพาส์ชั่นเข้ามาควบคุมความเร็วและทิศทางการเคลื่อนที่ของเรือโดยอาศัยสมการเชิงอนุพันธ์ เพื่อสร้างแบบจำลองของการเคลื่อนที่ของเรือตามจุดพิกัดต่างๆ ในคอมพิวเตอร์ Simulation การสร้างเส้นทางการเคลื่อนที่โดยใช้ cubic interpolation และ spline interpolation โดยเส้นทางการเคลื่อนที่ ที่ได้จากเทคนิค แบบ spline interpolation จะมีความราบเรียบกว่าเส้นทางที่ได้จากแบบ cubic interpolation และวิเคราะห์สมการพลศาสตร์การเคลื่อนที่ของเรือแบบไม่เชิงเส้นเมื่อ พอดพรอเพาส์ชั่นหันมุมเอียง 30 องศาและ 0 องศา การควบคุมความเร็วกับตำแหน่งการหันเหของหัวเรือใช้ทฤษฎีควบคุมแบบ PID โดยแบ่งเป็น 2 ส่วนหลักๆ ส่วนที่ 1.วิเคราะห์สมการควบคุมการหันเหของหัวเรือแบบเชิงเส้น ส่วนที่ 2. สมการเรขาคณิตในการควบคุมการเคลื่อนที่ของเรือตามจุดพิกัดที่กำหนดโดยแบ่งเป็น 2 ส่วนย่อย ส่วนย่อยที่ 1.สมการควบคุมการหันเหของหัวเรือแบบเชิงเส้นเบื้องต้นใช้โปรแกรม LabVIEW ทำการทดสอบการการควบคุมการหันเหของพอดพรอเพาส์ชั่นด้วยการใช้รับสัญญาณจากเข็มทิศดิจิตอลควบคุมการหันเหของพอดพรอเพาส์ชั่นโดยป้อนมุมจากเข็มทิศดิจิตอลเป็นตัวกำหนดการหันเหด้วยสมการเชิงเส้น ส่วนย่อยที่ 2.เขียนโปรแกรมจำลองการเคลื่อนโดยใช้สมการเรขาคณิตจำลองการเคลื่อนที่ของเรือด้วยโปรแกรม MATLAB/Simulink ตามพิกัดที่ระบุไว้เพื่อเป็นแนวทางการประยุกต์การนำสมการเรขาคณิตควบคุมหัวเรือและตำแหน่งของเรือตามพิกัดที่ได้ระบุไว้ จากนั้นทดสอบการใช้ควบคุมทิศทางการเคลื่อนที่ของเรือโดยใช้สัญญาณ GPS กับสมการเจรขาคณิตทดลองการเคลื่อนที่

This research studies dynamics of automatic boat that its cruising trajectory and velocity must follow along specified waypoints and velocity constraint. Using differential dynamics equations, motion of the automatic boat driven by a podded propulsion can be simulated to perform a path following. Boat heading angle and velocity can be controlled by thrust and torque produced by the podded propulsion. Given waypoints in xy-coordinate, cubic and spline interpolations can generate desired paths automatically. Comparing paths generated by these interpolation techniques, path from the spline interpolation is much smoother than that from the cubic interpolation. Dynamic motion of this boat is tested when the podded propulsion rotates by 30 degree angle and 0 degree angle from a mid-ship line Speed control for the position deviation of the bow using theoretical control PID is divided into two parts the major part of one. Analytics equation controlling yaw of the bow linear section 2. Equations of geometry to control yaw The bow section first. equations controlling yaw of the bow linear initial use Labview test controlling yaw of Pod enough Power Co., using the signal from the compass digital control yaw of the Pod. Paul Power Co. by entering angle of a digital compass with a set of linear equations divert part 2. programming model equations of motion using geometric modeling and motion of the ship with the program. Matlab / Simulink. The coordinates provided to guide the application of geometric control application equation prow of a ship and where the coordinates specified. Then test the direction of motion of the boat, using GPS signals with experimental geometric equations of motion.