Este trabalho apresenta aspectos teóricos e práticos relevantes do desenvolvimento do Sistema de Navegação e Controle (SNC) a ser implementado em um Veículo Submarino Semi-Autônomo (VSSA), tipo não carenado e auto propelido, que está em desenvolvimento e construção na Escola Politécnica da USP, para a Petrobrás. Os três graus de liberdade horizontais são controlados para seguirem trajetórias pré-definidas, enviadas como sinais de referência para navegação por uma estação de apoio localizada na superfície, responsável pela guiagem do veículo. Os sinais de referência enviados são acústicos propagados pela água. A implementação física do SNC e o controle dos três graus de liberdade verticais não fazem parte do escopo deste trabalho. O SNC consiste em um controlador determinístico, um seguidor de trajetórias linear quadrático alimentado por um vetor de estados estimado assintoticamente. Por segurança, em caso de falha de algum sensor, e para filtrar ruídos nos sinais medidos, um estimador de estados de ordem plena é utilizado conjuntamente. Pela simplicidade de síntese e implementação, esta arquitetura de controle é considerada a melhor alternativa para capacitar o VSSA a executar os movimentos semi-autônomos desejados. As técnicas de controle utilizadas requerem a linearização do modelo matemático não-linear que descreve o comportamento dinâmico do veículo. O modelo é obtido de maneira simplificada. Os resultados são gerados por simulações com o modelo não-linear. / This work presents theoretical and practical aspects of the development of the Navigation and Control System (NCS) to be implemented into a Petrobras\' Semi-Autonomous Underwater Vehicle (SAUV), an open-frame and self-propelled type, which is being developed and built at Escola Politécnica of the University of São Paulo (EPUSP). The three horizontal Degrees-of-Freedom (DoF) are controlled so that they can follow a pre-defined trajectory sent as navigation reference signals to the NCS by a support ship, responsible for the guidance of the vehicle and placed on the ocean surface. Reference signals are sent as acoustic signals through the ocean water. The implementation and the control of the three vertical DoF are not in the scope of the present work. The NCS is based upon a deterministic controller, a Linear Quadratic (LQ) trajectory follower fed by an asymptotically estimated state vector, even though all the state variables are available by direct measurents. For safety, if some sensor fails, and for filtering noise on measured signals, a full-order state estimator is also designed. Since the LQ controller architecture is rather simple to design and implement, it was elected to control the SAUV manoeuvers. The control techniques require a linear model of the dynamics of the vehicle. Hence, a linearization procedure is applied to the system of nonlinear differential equations that describe the dynamic behavior of the SAUV. The results presented are provided by computer-aided simulations with the nonlinear model of the plant.

Este trabalho apresenta aspectos teóricos e práticos relevantes do desenvolvimento do Sistema de Navegação e Controle (SNC) a ser implementado em um Veículo Submarino Semi-Autônomo (VSSA), tipo não carenado e auto propelido, que está em desenvolvimento e construção na Escola Politécnica da USP, para a Petrobrás. Os três graus de liberdade horizontais são controlados para seguirem trajetórias pré-definidas, enviadas como sinais de referência para navegação por uma estação de apoio localizada na superfície, responsável pela guiagem do veículo. Os sinais de referência enviados são acústicos propagados pela água. A implementação física do SNC e o controle dos três graus de liberdade verticais não fazem parte do escopo deste trabalho. O SNC consiste em um controlador determinístico, um seguidor de trajetórias linear quadrático alimentado por um vetor de estados estimado assintoticamente. Por segurança, em caso de falha de algum sensor, e para filtrar ruídos nos sinais medidos, um estimador de estados de ordem plena é utilizado conjuntamente. Pela simplicidade de síntese e implementação, esta arquitetura de controle é considerada a melhor alternativa para capacitar o VSSA a executar os movimentos semi-autônomos desejados. As técnicas de controle utilizadas requerem a linearização do modelo matemático não-linear que descreve o comportamento dinâmico do veículo. O modelo é obtido de maneira simplificada. Os resultados são gerados por simulações com o modelo não-linear. / This work presents theoretical and practical aspects of the development of the Navigation and Control System (NCS) to be implemented into a Petrobras\' Semi-Autonomous Underwater Vehicle (SAUV), an open-frame and self-propelled type, which is being developed and built at Escola Politécnica of the University of São Paulo (EPUSP). The three horizontal Degrees-of-Freedom (DoF) are controlled so that they can follow a pre-defined trajectory sent as navigation reference signals to the NCS by a support ship, responsible for the guidance of the vehicle and placed on the ocean surface. Reference signals are sent as acoustic signals through the ocean water. The implementation and the control of the three vertical DoF are not in the scope of the present work. The NCS is based upon a deterministic controller, a Linear Quadratic (LQ) trajectory follower fed by an asymptotically estimated state vector, even though all the state variables are available by direct measurents. For safety, if some sensor fails, and for filtering noise on measured signals, a full-order state estimator is also designed. Since the LQ controller architecture is rather simple to design and implement, it was elected to control the SAUV manoeuvers. The control techniques require a linear model of the dynamics of the vehicle. Hence, a linearization procedure is applied to the system of nonlinear differential equations that describe the dynamic behavior of the SAUV. The results presented are provided by computer-aided simulations with the nonlinear model of the plant.

Este trabalho trata da aplicação de técnicas de identificação de sistemas dinâmicos a ensaios com veículos submarinos não tripulados ou com modelos em escala auto-propelidos de veículos submarinos. Complementa-se, desta forma as investigações que vêm sendo realizadas no Laboratório de Veículos Não Tripulados, LVNT, voltadas à estimativa de parâmetros hidrodinâmicos de veículos autônomos submarinos, AUVs. Estas têm utilizado os métodos pertencentes a outras classes de abordagens para a estimativa de modelos de manobras para veículos submarinos como os métodos CFD e ASE (de BARROS, et. al., 2004, 2006, 2008a, 2008b; de BARROS e DANTAS, 2012). Outras atribuições deste trabalho dizem respeito à compreensão e desenvolvimento na modelagem linear da dinâmica de manobra de veículos submarinos, teoria e implementação de métodos de identificação de sistemas aplicados a resultados de ensaios com modelos auto-propelidos. As atividades de estudo foram divididas de acordo com os temas relativos à dinâmica de veículos submarinos, conceitos físicos envolvidos nas derivadas hidrodinâmicas de estabilidade, técnicas de identificação de sistemas e aspectos tecnológicos e experimentais da utilização de ensaios com modelos auto-propelidos. As atividades voltadas ao atendimento de tais metas envolveram, durante o programa de pesquisa, estudos de modelos analíticos, simulação numérica do movimento, realização de experimentos em piscina e campo com um AUV, e a implementação de ferramentas numéricas de análise de dados e estimação de parâmetros de manobra. / This paper is related to the application of techniques for identifying dynamic systems testing scale models of underwater vehicles or even unmanned underwater vehicles in real scale. Complementing in this way the investigations that have been conducted in the Laboratory of Unmanned Vehicles, LVNT, aimed to estimate the hydrodynamic parameters of autonomous underwater vehicles, AUVs. They have used the methods belonging to the three other classes mentioned (of Barros, et. Al., 2004, 2006, 2008a, 2008b; Barros and the DANTAS, 2012). Other tasks of this work relates to the understanding and development in modeling linear dynamic manoeuvring underwater vehicles, theory and implementation of identification methods applied to systems test results with self-propelled models. The study activities were divided according to themes related to the dynamics of underwater vehicles, physical concepts derived in the hydrodynamic stability, system identification techniques and technological aspects and experimental trials with use of self-propelled models. The activities aimed at meeting those goals involved during the research program, studies of analytical models, numerical simulation of the movement, performing experiments with a swimming pool and AUV, and implementation of numerical tools for data analysis and parameter estimation maneuver.

O planeta Terra tem aproximadamente três quartos submersos em água, ainda assim, estima-se que somente são conhecidos 5% dos mares e oceanos. Nas últimas décadas, os AUVs (Autonomous Underwater Vehicles) se converteram em uma ferramenta útil para a exploração dos oceanos por levar a bordo vários equipamentos com um relativo baixo custo de operação. A parte estrutural dos AUVs, usualmente cascas cilíndricas, tem sido estudada. De modo geral, os objetivos desses estudos visam a manter a rigidez e deixar a estrutura mais leve, sob o critério de resistência a flambagem. A falha por flambagem, normalmente, ocorre antes da falha por resistência do material em cascas devido à sua geometria e à influência de imperfeições iniciais. Uma forma de aumentar a rigidez das cascas é o uso de enrijecedores, os quais geralmente são soldados à casca. No entanto, o uso desses enrijecedores em um veículo de pequeno porte diminui o espaço utilizados por diferentes dispositivos e instrumentos do veículo, além de resultar em possíveis inconvenientes na fabricação, tais como aumento do custo e produção de tensões residuais relativas aos processos de soldagem. Portanto, alternativas ao enrijecedor convencional devem ser buscadas para esse tipo de veículo. É possível substituir os enrijecedores convencionais por uma estrutura interna ao vaso de pressão e comum em submersíveis, a prateleira de acomodação da eletrônica. Essa estrutura, chamada aqui de enrijecedores deslizantes, possui cavernas circunferenciais que podem fornecer rigidez à casca e evitar os inconvenientes de redução de volume e de fabricação que os enrijecedores convencionais trazem. No entanto, tal substituição para o aumento de rigidez ainda não foi analisada. Portanto, neste trabalho se propõe analisar o comportamento do enrijecedor deslizante quando utilizado em substituição ao enrijecedor convencional, considerando que ambos fornecem resistência à compressão embora não apresentem as mesmas restrições de graus de liberdade. A análise é feita através de métodos analíticos e numéricos, tipicamente utilizados no estudo de enrijecedores convencionais. / The planet Earth has about three quarters of water, yet it is estimated that only 5% of the seas and oceans are known. In the last decades, the AUVs have become useful tools for the exploration of the oceans by carrying on board several equipment with a relative low cost of operation. The structural part of the AUV\'s, usually cylindrical shells, has been studied as well. In general, the objectives of these studies are to maintain rigidity and to leave the structure lighter, under the criterion of buckling resistance. The buckling failure occurs prior to failure by yielding due to its geometry and the influence of initial shell imperfections. One way to increase the stiffness of the shells is to use stiffeners, which are usually welded to the shell. However, the use of these stiffeners in a small vehicle reduces the space used for different devices and instruments of the vehicle, in addition there are manufacturing drawbacks as residual stresses related to the welding processes. Therefore, alternatives to the conventional stiffener should be sought for this type of vehicle. It is possible to replace conventional stiffeners by an internal structure to the pressure vessel and common in submersibles, the shelf of accommodation of the electronics. This structure, referred to here as sliding stiffeners, has circumferential frame bulkheads that can provide stiffness to the shell and avoid the drawbacks of volume reduction and fabrication that conventional stiffeners bring. However, such substitution for increased rigidity has not yet been analyzed. Therefore, in this work it is proposed to analyze the behavior of the sliding stiffeners when used in substitution of the conventional stiffeners, considering that both provide compressive strength although they do not present the same restrictions of degrees of freedom. The analysis is done by analytical and numerical methods, typical of conventional stiffeners.

Atualmente está aumentando a necessidade de utilização de veículos submersíveis não tripulados nos meios aquáticos, tanto para observação científica, como também para monitoramento de obras de engenharia. As posições destes veículos são controladas, em geral, manualmente o que torna essas operações tarefas longas e cansativas aos seus pilotos. Uma alternativa que simplifica estas operações é a utilização, quando necessário, de um sistema automático de posição para aliviar o piloto de funções básicas. Para o desenvolvimento de um sistema de posicionamento automático eficiente é necessário um modelo matemático para a dinâmica do veículo, que envolve o conhecimento dos parâmetros hidrodinâmicos que caracterizam o comportamento do veículo, principalmente em casos onde o veículo possua formas geométricas complexas, sendo assim torna-se compulsório a realização de métodos experimentais para a determinação dos coeficientes hidrodinâmicos do modelo. Na Faculdade de Tecnologia de Jahu vem se desenvolvendo desde 1999 a segunda versão de um veículo submersível não tripulado para utilização em ambiente fluvial denominado VSNT JAÚ II. Este trabalho propõe a utilização de métodos experimentais para a obtenção de alguns dos coeficientes hidrodinâmicos do veículo, no qual são considerados massa adicional e amortecimento viscoso que serão estimados através de ensaios de decaimento livre, utilizando um modelo em escala reduzida e técnicas de processamento digital de imagem. Para estimativa dos coeficientes de massa adicional e amortecimento viscoso o método proposto é baseado método dos mínimos quadrados e separa os movimentos do veículo em dois planos, vertical e horizontal, considerando termos de acoplamento nos movimentos nesses planos. / Unmanned underwater vehicles they have been used continually by the planet in spite of the difficulties of your operation, both for scientific observation, but also for monitoring of engineering works. The positions of these vehicles are controlled, in general, which makes manually they work long and tiring to their pilots. An alternative that simplifies this operation is the use of an automatic system of position to relieve the pilot of basic functions. For the development of an efficient of automatic positioning system it is necessary a mathematical model of the vehicle, it is necessary the knowledge of the hydrodynamic parameters that characterize the behavior of the vehicle. Those parameters are difficult to obtain through theoretical procedures, in cases where the vehicle possesses complex forms, and then experimental methods are used. In Faculdade de Tecnologia de Jahu it comes the developing since 1999 the second version of an unmanned underwater vehicle for use in fluvial environments denominated VSNT JAÚ II. This work proposes the use of an experimental method for the obtaining of some of the hydrodynamic coefficients of the Vehicle, based on rehearsals of free decay, using a model in reduced scale and techniques of digital image processing. The proposed procedure separates the movements of the vehicle in two plans, vertical and horizontal, considering joining terms in the movements in those plans.

O desenvolvimento de arquiteturas de controle para veículos submarinos é uma tarefa complexa. Estas podem ser caracterizadas pelos seguintes atributos: tempo real, multitarefa, concorrência e comunicações distribuídas em rede. Neste cenário, existem múltiplos processos sendo executados em paralelo, possivelmente distribuídos, e se comunicando uns com os outros. Neste contexto, o modelo comportamental pode levar a fenômenos como deadlocks, livelocks, disputa por recursos, entre outros. A fim de se tentar minimizar os efeitos de tais dificuldades, neste trabalho será apresentado um método para checagem de modelos de arquiteturas de controle de veículos submarinos baseado em Especificações Formais. A linguagem de especificação formal escolhida foi CSP-OZ, uma combinação de CSP e Object-Z. Object-Z é uma extensão orientada a objetos da linguagem Z para a especificação de predicados, tipicamente pré e pós condições, além de invariantes de dados. CSP (Communicating Sequential Process) é uma álgebra de processos desenvolvida para descrever modelos comportamentais de processos paralelos. A checagem de modelos especificados formalmente consiste na análise das especificações para verificar se um sistema possui certas propriedades através de uma busca exaustiva em todos os estados em que este pode entrar durante sua execução. Neste contexto, é possível checar corretude, livelocks, deadlocks, etc. Além disso, pode-se relacionar duas especificações diferentes a fim de se checar relações de refinamento. Para as especificações, o verificador de modelos FDR da Formal Systems Ltd. será utilizado. A implementação é desenvolvida utilizando um perfil da linguagem Ada denominado RavenSPARK, uma junção do perfil Ravenscar (desenvolvido na Universidade de York) com a linguagem SPARK (um subconjunto da linguagem Ada desenvolvido pela Praxis, Inc.). O Ravenscar é um perfil para desenvolvimento de processos, e portanto os processos de CSP, incluindo seus canais de comunicação, podem ser facilmente criados. Por outro lado, SPARK é uma linguagem onde podem ser inseridos predicados para os dados (originalmente especificados em Object-Z) utilizando anotações da própria linguagem. A linguagem SPARK possui uma ferramenta, o Examinador, que pode checar códigos de modelos baseado nestas anotações. Em resumo, o método proposto permite tanto a checagem de modelos em CSP quanto a checagem no nível de código. Para isso, as especificações em Object-Z devem inicialmente ser convertidas em um código na linguagem SPARK juntamente com suas respectivas anotações, para que então a checagem do modelo possa ser realizada no código. O desenvolvimento de uma arquitetura de controle reativa para um ROV denominado VSOR (Veículo Submarino Operado Remotamente) é utilizado como exemplo de uso do método proposto. Toda a arquitetura de controle é codificada utilizando a linguagem Ada com o perfil RavenSPARK e embarcada em um computador do tipo PC104 com o sistema operacional de tempo real VxWorks, da Windriver, Inc. / The development of control architectures for Underwater Vehicles is a complex task. These control architectures might be chracterised by the following attributes: real-time, multitasking, concurrency, and distributed over communication networks. In this scenario, we have multiple processes running in parallel, possibly distributed, and engaging in communication between each other. In this context, the behavioural model might lead to phenomena like deadlocks, livelocks, race conditions, among others. In order to try to minimize the effects of such difficulties, in this work a method for model checking control architectures of underwater vehicles based on formal specifications is presented. The chosen formal specification language is CSP-OZ, a combination of CSP and Object-Z. Object-Z is an object-oriented extension of Z for the specification of predicates, typically, data pre, post and invariant conditions. CSP (Communicating Sequential Process) is a process algebra developed to describe behavioural models of parallel process. The model checking of formal specifications is a task of reasoning on specifications in which a system verifies certain properties by means of an exhaustive search of all possible states that a system could enter during its execution. In this context, it is possible to check about correctness, liveness, deadlock, etc. Also, one can relate two different specifications in order to check a refinement ordering. For the specifications, the model checker FDR of Formal Systems Ltd. is utilised. The implementation is developed using an ADA language profile called RavenSPARK, a union of the Ravenscar profile (developed at the University of York) and the SPARK language (a subset of the ADA language developed by Praxis, Inc.). The Ravenscar is a profile for developing processes, so CSP processes including their message channels can be easily deployed. On the other hand, SPARK is a language where one can insert data predicates (originally specified in Object-Z) using language annotations. The SPARK language has a tool, the Examiner, that can model check code based on these annotations. In summary, the proposed method allows model checking of CSP processes but does not allow any checking in the code level. On the contrary, Object-Z specifications must first be converted into a SPARK language code, together with proper annotations, and then model checking can be realised in code. The development of a real-time reactive control architecture of an ROV named VSOR (Veiculo Submarino Operado Remotamente) is used as an example of the use of the proposed method. The whole control architecture is coded using the ADA Language with the RavenSPARK profile and deployed into a PC104 cpu system running the Vxworks real-time operating system of Windriver, Inc.

O emprego de técnicas de controle para veículos submarinos, envolve muitas questões de interesse prático e teórico. Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um sistema de controle inteligente e adaptativo a ser aplicado na navegação de veículos submarinos semi-autônomos (VSSAs). Utiliza-se uma técnica baseada no controle nebuloso (fuzzy), visando gerenciar o veículo submarino no controle de velocidade, profundidade, orientação e na evasão de obstáculos. A operação de veículos submarinos usando a técnica proposta, exige a definição, análise e tratamento de um vasto conjunto de comandos complexos manipulados pelo controlador. A metodologia utilizada divide a ação de controle em 3 fases. A primeira trata do posicionamento inicial do veículo submarino, a segunda fase trata da sua navegação e a fase final de gerenciar o comportamento do veículo próximo da posição-objetivo. A implementação funcional do controlador e dividida em módulos. O primeiro módulo informa o comportamento do ambiente e do próprio veículo, fornecendo dados iniciais sobre seu posicionamento e sua profundidade; um segundo módulo trata da presença de obstáculos em diferentes direções com dados fornecidos por sonares e assim determina as ações para a evasão de obstáculos. A ação de controle e estabelecida usando conceitos da teoria nebulosa (fuzzy) no universo de discurso, através de variáveis lingüísticas e de regras de inferência definidas a partir do conhecimento de especialistas, que envolvem a imprecisão característica do comportamento humano. As informações no final do processo são concentradas, de forma que a ação de controle e determinada para que possa enviar sinais de controle aos atuadores. / The design of underwater vehicle involves a very large number of practical and theoretical problems. In this work, it is tackled the development of a intelligent and adaptive controller, to be used in the navigation of semi-autonomous underwater vehicles (SAUV). To achieve this goal, a technique based on the fuzzy theory was employed to control the vehicle movements, including the evasion of obstacles. The operation of underwater vehicles using this approach demands the definition and treatment of a vast set of complex commands, manipulated by the controller. The control action is subdivided into three stages, the first one deals the control action during the initial positioning of the vehicle, a second stage deals with the navigation itself and the final stage deals the control action when the vehicle is close to the objective-position. The functional development of the controller was also subdivided into modules. The first module deals with the management of input data such as environmental disturbances and initial vehicle position, such as depth of the vehicle. The second module deals the detection of obstacles in different directions and the optimal evasion action to avoid collisions. The control action during a mission is established using concepts of the Fuzzy theory in the universe of speech, through linguistic variables and rules of inference defined from the knowledge of specialists, involving the characteristic imprecision of human behavior. In the end of the process, the information is defuzzificated, so that control actions are determined, allowing a practical implementation.

Este trabalho trata do controle dos movimentos de um Veículo Submersível Autônomo (VSA). Veículos submersíveis são difíceis de controlar devido à alta não linearidade de seus modelos, ao forte acoplamento de movimentos, ao desconhecimento de certas dinâmicas, às incertezas do próprio modelo, devido a distúrbios externos impostos pelo ambiente e devido ao ruído de sensores. A dificuldade de controle pode ser exacerbada quando o veículo é subatuado. Para realização deste trabalho foi escolhido um VSA do tipo torpedo, cujo modelo matemático disponível na literatura foi devidamente modificado para garantir uma melhor descrição de seus movimentos em seis graus de liberdade (6-GL). O modelo foi então validado através de simulações numéricas. Para a síntese dos controladores utilizou-se uma técnica de controle avançada. Mais especificamente, utilizou-se a abordagem do controle H1 para sistemas multivariáveis. Assim foram obtidos controladores centralizados capazes de superar o problema do forte acoplamento de movimentos. Técnicas de controle avançado permitem também considerar as informações disponíveis sobre perturbações, incertezas, ruídos e diferentes tipos de entrada já na fase de síntese, o que permite obter controladores com desempenho adequado numa ampla faixa de operação. Neste trabalho, em particular, a técnica da Sensibilidade Mista foi escolhida para a síntese de controladores robustos. Nesta abordagem, formatam-se algumas funções de malha fechada ligadas a sensibilidade do sistema buscando garantir estabilidade e desempenho robusto para o sistema controlado. Usando a mesma técnica de controle desenvolveu-se ainda um controlador de dois graus de liberdade (2-GL), apropriado para aplicação no problema de guiagem, onde procura-se seguir trajetórias tridimensionais. Os controladores desenvolvidos foram testados em simulações numéricas, produzindo-se uma grande quantidade de resultados. A análise destes resultados revela o poder e flexibilidade das técnicas escolhidas. / This work focuses the motion control of an Autonomous Underwater Vehicle (AUV). Underwater vehicles are difficult to control due to high non-linearities of its model, coupling between dynamics, unknown dynamics, model uncertainties, disturbances and sensor noises. Difficulty is greater, when the system is subactuated. In this work, a mathematical model of a torpedo-like AUV available in the bibliography was chosen and refined, leading to a six degree of freedom (6-DOF) model. The model was further analyzed and validated by a number of numerical simulations. Advanced approaches were used for the synthesis of controllers. Speciffically, a H1 approach for multivariable systems was used. Thus, a centralized controller was developed, able to avoid the problem of high coupling between the variables. This advanced approach is also able to use informations about perturbations, uncertainties, noises and different types of input signals in the synthesis stage, leading to controllers with better performance in a large operation bandwidth. In this work, a Mixed Sensitivity approach was employed. This control approach is based on the shapping of well known closed-loop sensitivity functions, seeking to achieve stability and performance robustness. Using a similar technique, a controller with two degree of freedom (2-DOF) was also synthesised, to tackle the guidance problem tracking of 3-D trajectories was then fully achieved. The controllers developed were tested in a number of numerical simulations. Analyses of results reveals the power and flexibility of the employed techniques.

Os veículos submarinos não tripulados tem uma importância crescente devido à sua flexibilidade e baixo custo. Devido à sua complexidade intrínseca, eles requerem diversas competências diferentes para serem desenvolvidos e permitem realizar pesquisas em vários campos do conhecimento. No contexto de uma universidade, que possui pessoal heterogêneo e de alta rotatividade, faz-se mister adotar uma organização que permita que os esforços de cada aluno possam ser reusados pelos outros, de modo as atividades de pesquisa possam avançar com pouca perda de tempo e retrabalho. Tal necessidade pode ser respondida pela aplicação de conceitos da engenharia de sistemas, tais como modularidade, separação formal entre soluções tecnológicas e necessidades, classificação funcional, critérios para escolha do método de desenvolvimento, uso de referencial normativo técnico, plano tecnológico, integração, verificação e validação e gerenciamento de configurações. Este trabalho se limita a desenvolver uma arquitetura de controle, observando os conceitos de engenharia de sistemas, aplicada a um AUV. É feita uma comparação com outras arquiteturas similares do estado da arte e mostram-se resultados de testes em piscina para esta arquitetura. É mostrado também que foi possível estabelecer a continuidade do desenvolvimento por outros alunos, validando a utilidade da metodologia. Conclui-se que, para aumentar a eficiência da pesquisa universitária, é necessário observar aspectos gerenciais e institucionais além dos aspectos técnicos ao conceber soluções técnicas. / The unmanned underwater vehicles have a growing position due to their flexibility and low cost. Due to their inherent complexity, they require many different skills to be developed and they allow conducting research in various fields of knowledge. In the context of a university, which has heterogeneous staff and high turnover, there is the need of adopting an organization that allows the efforts of each student be reused by others, so research activities can proceed with little loss of time and rework. This need can be answered by the application of system engineering concepts such as modularity, formal separation between technology solutions and needs, functional classification, criteria for the choice of development method, use of technical reference standard, technological plan, integration, verification and validation and configuration management. This work is limited to development of a control architecture, observing the concepts of systems engineering, applied to an AUV. A comparison is made with other similar architectures in the state of the art and shows up test results in the pool for this architecture. It is also shown that it was possible to keep the development by other students, validating the utility of the methodology. It is concluded that in order to increase the efficiency of university research, it must be observed managerial and institutional aspects beyond the technical aspects when designing technical solutions.

Este trabalho trata da aplicação de técnicas de identificação de sistemas dinâmicos a ensaios com veículos submarinos não tripulados ou com modelos em escala auto-propelidos de veículos submarinos. Complementa-se, desta forma as investigações que vêm sendo realizadas no Laboratório de Veículos Não Tripulados, LVNT, voltadas à estimativa de parâmetros hidrodinâmicos de veículos autônomos submarinos, AUVs. Estas têm utilizado os métodos pertencentes a outras classes de abordagens para a estimativa de modelos de manobras para veículos submarinos como os métodos CFD e ASE (de BARROS, et. al., 2004, 2006, 2008a, 2008b; de BARROS e DANTAS, 2012). Outras atribuições deste trabalho dizem respeito à compreensão e desenvolvimento na modelagem linear da dinâmica de manobra de veículos submarinos, teoria e implementação de métodos de identificação de sistemas aplicados a resultados de ensaios com modelos auto-propelidos. As atividades de estudo foram divididas de acordo com os temas relativos à dinâmica de veículos submarinos, conceitos físicos envolvidos nas derivadas hidrodinâmicas de estabilidade, técnicas de identificação de sistemas e aspectos tecnológicos e experimentais da utilização de ensaios com modelos auto-propelidos. As atividades voltadas ao atendimento de tais metas envolveram, durante o programa de pesquisa, estudos de modelos analíticos, simulação numérica do movimento, realização de experimentos em piscina e campo com um AUV, e a implementação de ferramentas numéricas de análise de dados e estimação de parâmetros de manobra. / This paper is related to the application of techniques for identifying dynamic systems testing scale models of underwater vehicles or even unmanned underwater vehicles in real scale. Complementing in this way the investigations that have been conducted in the Laboratory of Unmanned Vehicles, LVNT, aimed to estimate the hydrodynamic parameters of autonomous underwater vehicles, AUVs. They have used the methods belonging to the three other classes mentioned (of Barros, et. Al., 2004, 2006, 2008a, 2008b; Barros and the DANTAS, 2012). Other tasks of this work relates to the understanding and development in modeling linear dynamic manoeuvring underwater vehicles, theory and implementation of identification methods applied to systems test results with self-propelled models. The study activities were divided according to themes related to the dynamics of underwater vehicles, physical concepts derived in the hydrodynamic stability, system identification techniques and technological aspects and experimental trials with use of self-propelled models. The activities aimed at meeting those goals involved during the research program, studies of analytical models, numerical simulation of the movement, performing experiments with a swimming pool and AUV, and implementation of numerical tools for data analysis and parameter estimation maneuver.