Έλεγχος θέσης και προσανατολισμού πλοίου σε περιορισμένους χώρους
Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και ο έλεγχος ενός μοντέλου πλοίου που κινείται σε περιορισμένο χώρο. Τα πειράματα διεξήχθησαν εντός δεξαμενής διαστάσεων 4m x 4m. Ο στόχος του ελέγχου είναι το πλοίο ξεκινώντας από ένα οποιοδήποτε σημείο εντός της δεξαμενής να προσε...
| Κύριοι συγγραφείς: | , |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2016
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/9073 |
| id |
nemertes-10889-9073 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nemertes-10889-90732022-09-05T09:41:09Z Έλεγχος θέσης και προσανατολισμού πλοίου σε περιορισμένους χώρους Ship position and orientation control inside limited spaces Μπόχαλης, Χριστόδουλος Φατούρος, Οδυσσέας Τζες, Αντώνιος Κούσουλας, Νικόλαος Βochalis, Christodoulos Fatouros, Odysseas Πλοήγηση πλοίου Εντοπισμός θέσης Συσχέτιση Ασαφής έλεγχος Marine navigation Localization Corellation Fuzzy control 623.893 Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και ο έλεγχος ενός μοντέλου πλοίου που κινείται σε περιορισμένο χώρο. Τα πειράματα διεξήχθησαν εντός δεξαμενής διαστάσεων 4m x 4m. Ο στόχος του ελέγχου είναι το πλοίο ξεκινώντας από ένα οποιοδήποτε σημείο εντός της δεξαμενής να προσεγγίσει ένα τελικό σημείο με συγκεκριμένο προσανατολισμό και να ισορροπήσει σε αυτό. Το μοντέλο κινείται χρησιμοποιώντας τον κύριο κινητήρα της προπέλας, το πηδάλιο και δύο πλευρικούς προωθητήρες, έναν στην πλώρη και ένα στην πρύμνη. Ο προσδιορισμός της θέσης και του προσανατολισμού γίνεται με έναν περιστρεφόμενο αισθητήρα τεχνολογίας LiDAR που έχουμε τοποθετήσει πάνω στο μοντέλο του πλοίου. Οι διαδοχικές σαρώσεις που επιστρέφει ο αισθητήρας μετατρέπονται σε στατιστικές αναπαραστάσεις του περιβάλλοντος χώρου και με την χρήση της συνάρτησης συσχέτισης, μεταξύ αυτών και μιας σάρωσης αναφοράς, εξάγεται η τρέχουσα θέση και ο προσανατολισμός ως προς το σύστημα συντεταγμένων που χρησιμοποιούμε. Έχοντας διαθέσιμα την θέση και τον προσανατολισμό του του πλοίου εντός της δεξαμενής αποφασίσαμε να το θεωρήσουμε ως «Μαύρο-Κουτί» και να υλοποιήσουμε έναν Ελεγκτή Ασαφής Λογικής ώστε να επιτύχουμε τις προδιαγραφές του ελέγχου. Ο ελεγκτής που προτείνουμε έχει σαν εισόδους την θέση, τον προσανατολισμό και την ταχύτητα του πλοίου κάθε στιγμή και εξόδους τις τιμές ελέγχου του κινητήρα της προπέλας, των δυο πλευρικών προωθητήρων και του πηδαλίου. Η αποτελεσματικότητα της μεθόδου που αναπτύχθηκε ελέγχεται μέσα από διάφορα πειράματα εντός της δεξαμενής και αναλύεται εκτενώς στο αντίστοιχο κεφάλαιο. The subject of this present thesis is the study and control of a model ship that moves inside a limited space. The experiments were conducted inside a water tank with dimensions 4m x 4m. The control objective is for the ship, starting from any point inside the water tank, to approach a final point with a specific orientation and remain there. The model ship moves using the main propeller motor, a rudder and two side thrusters, one located at the bow and the other at the stern. Position and Orientation estimation is accomplished using a rotating Lidar scanner that is placed on top of the model ship. The consecutive scans returned by this sensor are converted to statistical representations of the environment and then using the cross-correlation function, between each scan and a reference one, position and orientation in a global reference system is estimated. Having available the current position and orientation of the ship inside the water tank, we considered it as a “Black–Box” and implemented a Fuzzy Logic Controller in order to achieve the control objectives. The suggested controller’s inputs are the ship’s position, orientation and speed at any given time and its outputs are the control signals for the propeller motor, the bow and rear thruster and the rudder. The effectiveness of the proposed method is tested through various experiments inside the water tank and analyzed thoroughly in the corresponding chapter. 2016-01-20T09:31:24Z 2016-01-20T09:31:24Z 2015-10-14 Thesis http://hdl.handle.net/10889/9073 gr 0 application/pdf |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Πλοήγηση πλοίου Εντοπισμός θέσης Συσχέτιση Ασαφής έλεγχος Marine navigation Localization Corellation Fuzzy control 623.893 |
| spellingShingle |
Πλοήγηση πλοίου Εντοπισμός θέσης Συσχέτιση Ασαφής έλεγχος Marine navigation Localization Corellation Fuzzy control 623.893 Μπόχαλης, Χριστόδουλος Φατούρος, Οδυσσέας Έλεγχος θέσης και προσανατολισμού πλοίου σε περιορισμένους χώρους |
| description |
Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και ο έλεγχος ενός μοντέλου πλοίου που κινείται σε περιορισμένο χώρο. Τα πειράματα διεξήχθησαν εντός δεξαμενής
διαστάσεων 4m x 4m. Ο στόχος του ελέγχου είναι το πλοίο ξεκινώντας από ένα οποιοδήποτε
σημείο εντός της δεξαμενής να προσεγγίσει ένα τελικό σημείο με συγκεκριμένο προσανατολισμό και να ισορροπήσει σε αυτό. Το μοντέλο κινείται χρησιμοποιώντας τον κύριο κινητήρα
της προπέλας, το πηδάλιο και δύο πλευρικούς προωθητήρες, έναν στην πλώρη και ένα στην
πρύμνη.
Ο προσδιορισμός της θέσης και του προσανατολισμού γίνεται με έναν περιστρεφόμενο
αισθητήρα τεχνολογίας LiDAR που έχουμε τοποθετήσει πάνω στο μοντέλο του πλοίου. Οι διαδοχικές σαρώσεις που επιστρέφει ο αισθητήρας μετατρέπονται σε στατιστικές αναπαραστάσεις του περιβάλλοντος χώρου και με την χρήση της συνάρτησης συσχέτισης, μεταξύ αυτών
και μιας σάρωσης αναφοράς, εξάγεται η τρέχουσα θέση και ο προσανατολισμός ως προς το
σύστημα συντεταγμένων που χρησιμοποιούμε.
Έχοντας διαθέσιμα την θέση και τον προσανατολισμό του του πλοίου εντός της δεξαμενής αποφασίσαμε να το θεωρήσουμε ως «Μαύρο-Κουτί» και να υλοποιήσουμε έναν Ελεγκτή Ασαφής Λογικής ώστε να επιτύχουμε τις προδιαγραφές του ελέγχου. Ο ελεγκτής που προτείνουμε έχει σαν εισόδους την θέση, τον προσανατολισμό και την ταχύτητα του πλοίου κάθε
στιγμή και εξόδους τις τιμές ελέγχου του κινητήρα της προπέλας, των δυο πλευρικών προωθητήρων και του πηδαλίου. Η αποτελεσματικότητα της μεθόδου που αναπτύχθηκε ελέγχεται
μέσα από διάφορα πειράματα εντός της δεξαμενής και αναλύεται εκτενώς στο αντίστοιχο κεφάλαιο. |
| author2 |
Τζες, Αντώνιος |
| author_facet |
Τζες, Αντώνιος Μπόχαλης, Χριστόδουλος Φατούρος, Οδυσσέας |
| format |
Thesis |
| author |
Μπόχαλης, Χριστόδουλος Φατούρος, Οδυσσέας |
| author_sort |
Μπόχαλης, Χριστόδουλος |
| title |
Έλεγχος θέσης και προσανατολισμού πλοίου σε περιορισμένους χώρους |
| title_short |
Έλεγχος θέσης και προσανατολισμού πλοίου σε περιορισμένους χώρους |
| title_full |
Έλεγχος θέσης και προσανατολισμού πλοίου σε περιορισμένους χώρους |
| title_fullStr |
Έλεγχος θέσης και προσανατολισμού πλοίου σε περιορισμένους χώρους |
| title_full_unstemmed |
Έλεγχος θέσης και προσανατολισμού πλοίου σε περιορισμένους χώρους |
| title_sort |
έλεγχος θέσης και προσανατολισμού πλοίου σε περιορισμένους χώρους |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/9073 |
| work_keys_str_mv |
AT mpochalēschristodoulos elenchosthesēskaiprosanatolismouploiouseperiorismenouschōrous AT phatourosodysseas elenchosthesēskaiprosanatolismouploiouseperiorismenouschōrous AT mpochalēschristodoulos shippositionandorientationcontrolinsidelimitedspaces AT phatourosodysseas shippositionandorientationcontrolinsidelimitedspaces |
| _version_ |
1771297177708003328 |
