Design of an adaptive controller for submarines via gain scheduling

Abstract

ÖZET Denizaltılar için kazanç atama yoluyla uyarlamalı otopilotun tanıtımı yapılmıştır. Tasarım aşamasında kullanılan yöntem stokastik kontrol ve gözlemleme tekniklerine dayanmaktadır. Otopilot birçok deniz koşulunda görev yapabilecek şekilde tasarımlanmıştır. Değişik dalga yüksekliklerine ait sabit durum kestirimci kazançları hesaplanmış ve bu kazanç değer kümelerinin değiştirilmesiyle gerçek dalga yüksekliği tahmin edilmiştir. Büyük etkilerin giderilmesi için fiziksel olarak gerçekleşmesi olanaksız büyüklükte dümen açıları kullanılması gerektiğinden, değişik denetleyici kazanç değer kümeleri kullanılmış ve dümenlerin uygun limitler dahilinde çalışması sağlanmıştır. Sunulan denetleyici tek bir deniz durumu ile sınırlanmamış olup deniz durumundaki olası değişikliklere karşı değişken bir yapıya sahiptir.

IV ABSTRACT An adaptive autopilot for submarines via gain scheduling is introduced. The procedure used in the design is based on the stochastic controller and observer techniques. The autopilot is designed to operate in various sea conditions. Steady state estimator gains corresponding different wave heights are calculated and utilized in estimating the real wave height by switching the gain sets. Since large perturbations require large hydroplane angles which cannot be realizable due to their physical limits, different controller gain sets are employed for the appropriate operation of the hydroplanes. The presented controller is not confined to a particular sea state and possesses a robust ability for possible changes in the external environment.