Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um sistema de posicionamento dinâmico para uma pequena embarcação baseado em controle a estrutura variável com realimentação por visão computacional. Foram investigadas, na literatura, diversas técnicas desenvolvidas e escolheu-se o controle a estrutura variável devido, principalmente, ao modo de acionamento dos propulsores presentes no barco utilizado para os experimentos. Somando-se a isto, foi considerada importante a robustez que a técnica de controle escolhida apresenta, pois o modelo utilizado conta com incerteza em sua dinâmica. É apresentado ainda o projeto da superfície de deslizamento para realizar o controle a estrutura variável. Como instrumento de medição optou-se por utilizar técnicas de visão computacional em imagens capturadas a partir de uma webcam. A escolha por este tipo de sistema deve-se a alta precisão das medições aliada ao seu baixo custo. São apresentadas simulações e experimentos com controle a estrutura variável em tempo discreto utilizando a integral do erro da posição visando eliminar o erro em regime. Para realizar o controle que demanda o estado completo, são comparados quatro estimadores de estado realizados em tempo discreto: derivador aproximado; observador assintótico com uma frequência de amostragem igual a da câmera; observador assintótico com uma frequência
de amostragem maior que a da câmera; e filtro de Kalman. / The design of a dynamic positioning system for a small boat based on variable
strutucture control and visual-servoing is presented. Many control tecniques have been
investigated and the variable structure control was chosen, mainly, due the operation mode
of the motor drivers installed on the boat applied in the experiments. The robustness of
this control technique was also considered since the available dynamic model of the boat is
uncertain. The design of the sliding surface is shown as well. Computer vision techniques
were used to measure the position of the boat from images taken with a webcam, this
kind of measure system was chosen due to its high accuracy and low cost. Simulation
and experimental results of discrete time variable structure control with integral action
of the boats postion, included in order to eliminate steady state error, are shown. To
develop this controller four state estimators, in discrete time, are compared: derivative of
position; asymptotic observer at a high sampling rate; asymptotic observer at webcams
sampling rate; and Kalman filter.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:BDTD_UERJ:oai:www.bdtd.uerj.br:5023 |
| Date | 16 July 2010 |
| Creators | Gustavo Jales Sokal |
| Contributors | José Paulo Vilela Soares da Cunha, Pedro Henrique Gouvêa Coelho, Alessandro Rosa Lopes Zachi, Ramon Romankevicius Costa |
| Publisher | Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrônica, UERJ, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ, instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro, instacron:UERJ |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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