ระบบรักษาเสถียรภาพยานพาหนะทางทะเลโดยใช้การควบคุมแบบสไลดิ้งโหมดที่มีการแก้การสั่น (Marine Vehicle Stabilization System using Sliding Mode Control with Chattering Reduction)
Keywords:
ระบบรักษาเสถียรภาพ (Stabilization systems), ยานพาหนะทางทะเล (Marine vehicle), การควบคุมแบบสไลดิ้งโหมด (Sliding mode control)Abstract
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้นำเสนอการออกแบบและสร้างระบบรักษาเสถียรภาพของยานพาหนะทางทะเลโดยใช้เทคนิคการควบคุมแบบสไลดิ้งโหมด เพื่อรักษาเสถียรภาพแนวแกนหมุนและแนวแกนก้มเงย คอมพิวเตอร์ขนาดเล็กแบบฝังตัวถูกนำมาใช้ประมวลผลการควบคุมจากมุมเอียงของยาน แล้วส่งสัญญาณไปยังตัวควบคุมตัวสร้างกำลังขับจำนวนสี่ตัว เพื่อกำเนิดกำลังขับแก้การเอียงของยานที่เกิดจากคลื่นน้ำ จากการทดลองพบว่าแนวแกนหมุนและแกนก้มเงยของระบบที่ไม่มีการรักษาเสถียรภาพใช้เวลาเข้าสู่สมดุลเท่ากับ 9.845 วินาที และ 6.723 วินาทีตามลำดับ ในขณะที่ระบบที่มีการรักษาเสถียรภาพโดยใช้เทคนิคสไลดิ้งโหมดใช้เวลา 0.950 วินาที และ 0.825 วินาที สำหรับแนวแกนหมุนและแกนก้มเงยตามลำดับ แต่จะเกิดการสั่นในระบบในช่วงเวลาสภาวะคงตัว ภายหลังการแก้ปัญหาการสั่นโดยการแทนฟังก์ชันซิกนัมด้วยฟังก์ชันซิกมอยด์ พบว่าสามารถลดการสั่นในช่วงสภาวะคงตัวได้ โดยระบบสามารถเข้าสู่เสถียรภาพในแนวแกนหมุนด้วยเวลา 1.076 วินาที และแนวแกนก้มเงยด้วยเวลา 0.981 วินาที
ABSTRACT
This paper presents marine vehicle stabilization system design and implementation using Sliding Mode Control (SMC) technique. The embedded computer is used to compute control signal from angle of the vehicle then the output is send to 4 sets of thruster controllers. The generated forces from thrusters are used to control roll and pitch angle of the vehicle that affected by water waves. From the experimental results, the settling time of the roll axis and pitch axis of the vehicle without stabilized system are 9.845 s and 6.723 s respectively, while roll axis and pitch axis of the vehicle with SMC stabilized system have the settling time of 0.950 s and 0.825 s respectively. However, the roll axis and pitch axis of vehicle with signum function SMC have chattering in steady state. After the problem is solved by changing the signum function to sigmoid function, it is found that the chattering of the vehicle is reduced. The setting times of the marine vehicle with sigmoid function SMC stabilizing are 1.076 s for roll axis and 0.981 s for pitch axis.
