Aqua is an underwater hexapod robot that uses paddles to propel and orient itself. The system is highly non-linear and coupled, and thus far a controller has not been implemented on the robot. In this work, three different controllers were developed and utilized on the robot. The design of a controller for the vehicle began with the development of a stability augmentation system (SAS). In order to study the stability of the system, the model needed to be linearized and this was accomplished using numerical differentiation by finite differences. Using this method state space matrices were derived for three different steady state velocities and corresponding SAS's were designed based on the system's eigenvalues. These SAS's were implemented in a non-linear simulation and were shown to need further refinement. The refined SAS's were then designed and were successfully implemented on the physical robot in fresh and sea water. The design of an autopilot to operate with the SAS followed which included a proportional and a proportional-integral controller. The controllers were tested in simulation and in experiment with inconsistent results. Finally, the SAS was modified to compensate for possible faults that may occur during the operation of the robot. It was found that the original SAS was sufficiently robust to compensate for the case of a missing flipper. However, the case of a flipper stuck at a fixed angle required a modification to the SAS and this was accomplished by analyzing the additional drag forces created by the fault. The modified SAS was implemented on the robot in a set of experiments with successful results. / Aqua est un robot hexapode sous-marin utilisant des palmes comme moyen de propulsion et de direction. Ce robot forme un système non linéaire et couplé, et présentement il n'y a pas un contrôleur sur le robot. Dans cette oeuvre, trois contrôleurs différents ont été développé et implanté sur le robot. La conception du contrôleur a débuté par le développement d'un système d'augmentation de stabilité (SAS). Pour étudier la stabilité du système, le modèle a été linéarisé, ceci par une méthode de différences finis. Avec cette méthode, les matrices du système ont été obtenues pour trois vitesses différentes et les SAS's ont été conçu a partir des valeurs propres de système. Ces SAS's ont été utilisés dans les simulations non linéaire et ils ont dû être ajustés. Ces SAS's ont été implantés sur le robot en eau douce et salée. Puis un contrôleur de pilote automatique a été conçu pour fonctionner avec le SAS, incluant des contrôleurs proportionnels et proportionnel-intégrales. Les contrôleurs ont été utilisés en simulation et en expérience avec les résultats variables. Finalement, le SAS a été modifié pour compenser les fautes possibles qui peuvent se passer pendent l'utilisation du robot. On a trouvé que le SAS original était suffisamment robuste pour compenser pour la faute d'une palme manquante. Mais, pour le cas d'une palme coincée à un angle fixe, il a fallu modifier le SAS. Ceci a été fait à partir d'une analyse des forces additionnelles créées par la faute. Le SAS modifié a été mis en pratique sur le robot avec des résultats positifs.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.32272 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Chiu, Olivia |
| Contributors | Meyer Nahon (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Engineering (Department of Mechanical Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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