In recreational boating, docking is one of the most stressful and accident prone situations. Due to the loss of maneuverability at low speeds, it is a procedure that requires experience. There are mainly two problems when it comes to autonomous docking of a boat, these are identifying a berth’s position as well as keeping the boat on its intended path and correcting any deviations. Autonomous docking in recreational boating is still quite uncommon, with companies still exploring different solutions. This thesis proposes a Model Predictive Control (MPC) system combined with Pulsed Coherent Radar technology, equipped on an under-actuated boat model, to achieve autonomous docking. A major part of this thesis was to evaluate the amount and placement of radar sensors, as well as determining whether these are suitable in a water environment. In order to test this, the sensors were placed alongside the hull of the boat. It was found that the placement of sensors had a bigger impact than the amount when it came to correctly detecting the position of a berth. Once the placement of sensors and the berth position algorithmhad been done, a closed-loop MPC was used. This controller got constant feedback of the boat’s position relative the berth, in order to calculate the thruster control inputs for the next time step. The developed autonomous docking system was then implemented on the boat which was tested in a swimming pool. The optimal radar configuration combined withMPC, made it possible to successfully dock a boat autonomously without any modification to the berth. / För fritidsbåtlivet är tilläggning en av demest stressfulla och olycksbenägna situationerna. På grund av förlust av manövrering vid låga hastigheter är det en procedur som kräver erfarenhet. Det finns främst två problem när det kommer till autonom tilläggning, det är att identifiera positionen av en brygga såväl som att hålla båten på den avsedda kursen och rätta till små avvikelser. Autonom tilläggning för fritidsbåtlivet är fortfarande rätt ovanligt och företag utforskar fortfarande olika lösningar. Denna avhandling föreslår ett Modellprediktivt Reglersystem (MPC) kombinerat med Pulserad Koherent Radarteknik som är utrustad på en underaktuerad båtmodell för att uppnå autonom tilläggning. En stor del av avhandlingen var att utvärdera antalet och placeringen av radarsensorer, såväl som att fastställa om dessa är lämpliga att användas i en vattenmiljö. För att undersöka detta placerades sensorerna längs med båtens skrov. Det konstaterades att placeringen av sensorer hade en större påverkan än mängden när det kom till att läsa av positionen av bryggan korrekt. När placeringen av sensorer och bryggpositionsalgoritmen var klar användes MPC med återkoppling. Denna regulator fick konstant återkoppling av båtens position relativt bryggan för att räkna ut styrsignal till motorerna för nästa tidssteg. Den utvecklade autonoma tilläggningen var sedan implementerad på båten som testades i en pool. Den optimala radarplaceringen kombinerat med MPC gjorde det möjligt att med framgång kunna lägga till båten autonomt utan modifiering av bryggan.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-299765 |
| Date | January 2021 |
| Creators | BOCZAR, LUDVIG, PERNOW, JONATHAN |
| Publisher | KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2021:251 |
Page generated in 0.0033 seconds