نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

2 دانشیار دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علم و صنعت ایران

3 استادیار دانشکده مهندسی راه آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران

4 استادیار دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران‏

چکیده

در این مقاله، طراحی کنترلر مد لغزشی برای کاهش نوسانات ناشی از اغتشاشات محیط و عدم قطعیت در دینامیک رول- فین کشتی ارائه می‌شود. برای طراحی کنترلر مد لغزشی، ابتدا مدل غیر‌خطی سیستم مورد بررسی قرار گرفته و سپس عدم قطعیت وارد دینامیک رول- فین کشتی شده است. و با استفاده از روش‌های طراحی کنترل مد لغزشی، کنترلر مورد نظر برای غلبه بر عدم قطعیت ها و اغتشاشات طراحی شده و با استفاده از روش پایداری لیاپانوف، پایداری سیستم حلقه بسته اثبات می‌شود. برای بررسی عملکرد سیستم حلقه بسته، شبیه سازی انجام شده و نتایج بدست آمده از پاسخ کنترلر مد لغزشی با روش کنترل PID مقایسه می‌شود. نتایج نشان می‌دهند که روش پیشنهادی عملکرد بهتری نسبت به روش PID دارد. و تغییرات رول کشتی با استفاده از کنترلر مد لغزشی کمتر می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Sliding Mode Control for Ship Roll - fin against swinging induced by waves and uncertainty

نویسندگان [English]

  • hamid malekizadeh 1
  • mohamadreza jahed motlagh 2
  • bijan moaveni 3
  • Ali Moarefianpur 4

1 Lecturer in Imam Khomeini University of Naval Sciences

4 Assistant professor

چکیده [English]

In this paper, the sliding mode control is designed for ship roll-fin dynamic to decrease the effects of the disturbance and uncertainties. For design of sliding mode control in the first The nonlinear model of the system is considered and then uncertainties are added to the model. The sliding mode control is designed to overcome on the uncertainties and disturbances. The stability of the closed loop system is proved by using lyapunov method. To evaluate the performance of the proposed method, some simulation is done and result is compared with the PID controller. The results shows the proposed method have preference performance respect to PID method. smaller variations in roll of the ship when the sliding mode control is used.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ship Roll-Fin dynamic
  • Sliding mode controller
  • Lyapunov’s stability method

[1] Safak, C. Karakas, “Control Design of Fin Roll Stabilization in Beam Seas Based on Lyapunov’s Direct Method”, Polish Maritime Research, Vol 19, pp. 25-30, 2012.

[2] Liu, J. Allen, R., Yi H. and Zhang, Y., “Ship Stabilization Control using an Adaptive Input Disturbance Predictor”, 8th IEEE International Conference on Control and Automation Xiamen, China, pp. 1-4, 2010.

[3] Tzeng, C., Wu, Y., “On the Design and Analysis of Ship Stabilizing Fin Controller”, Journal of Marine, Science and Technology, Vol. 8, No. 2, pp. 117-124, 2000.

[4] Demirel, H., “Modified PID Control Design for Roll Fin Actuator of Nonlinear Modeling of the Fishing Boat”, Polish Maritime Research Vol. 21, No. 1, 2013.

[5] Surendran, S. and Lee, S. K., “Studies on an Algorithm to Control the roll Motion using Active Fins”, Ocean Engineering, Vol. 34, pp. 542-551, 2007.

[6] Guan, W. and Zhang, X. K., “Concise Robust Fin Roll Stabilizer Design Based on Integrator Back Stepping and CGSA”, IEEE 3rd International Symposium on Systems and Control in Aeronautics and Astronautics, Harbin, China, pp. 1392-1397, 2010.

 [7] Du, J., “Adaptive Autopilot Design of Time Varying Uncertain Ships with Completely Unknown Control Coefficient”, IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 32, No. 2, 2007.

[8] Alarçin F., “Conventional PID and Modified PID Controller Design for Roll Fin Electro-Hydraulic Actuator”, Acta Polytechnica Hungarica Vol. 11, No. 3, pp. 116-223, 2014.

[9] Rainer P., “Sliding Mode Fuzzy Control”, proc.1st IEEE Inter. conf. on Fuzzy systems, pp.519-526, 1992.