1
دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران ، ایران
2
دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران
چکیده
در این تحقیق به استخراج ضرایب هیدرودینامیکی ربات ریموس پرداخته میشود. جهت استخراج ضرایب از کد تخمینگر فیلتر کالمن استفاده میشود. برای تخمین ضرایب هیدرودینامیکی بدون اطلاع داشتن از مقادیر اولیه آنها نیاز به اطلاعات زمانی و مکانی مانور مورد نظر میباشد. این اطلاعات به چند طریق قابل دسترسی است که از جمله آنها میتوان به روشهای تجربی که اطلاعات مورد نیاز جهت تخمین ضرایب را از سنسورهای نصب شده بر روی ربات جمعآوری میکنند. در این مقاله با استفاده از شبیهسازی مانور ربات در نرمافزار CFX خروجیهای مربوط به اطلاعات مکان و زمان جمعآوری میشود. لازم به ذکر است از شبکهبندی متحرک برای شبیهسازی ربات استفاده شده است. در روش شبکهبندی متحرک در صورت کاهش کیفیت شبکه از یک میزان مشخص، شبکهبندی اطراف ربات به محیط WB فراخوانی میشود و پس از انجام شبکهبندی جدید برای ادامه شبیهسازی به محیط CFX بازگردانده میشود. مانور سینوسی در صفحه افقی برای شبیهسازی در نرمافزار CFX انتخاب شده است. نتایج جمعآوری شده از شبیهسازی مانور سینوسی به عنوان ورودی به کد تخمینگر فیلتر کالمن اعمال شده است. ضرایب هیدرودینامیکی مورد نظر جهت استخراج به عنوان مجهول در معادلات کنترلی ربات تعریف شده است. ضرایب هیدرودینامیکی در این مانور با دقت خوبی استخراج شدهاند. همچنین جهت بهبود کد متلب برای افزایش دقت استخراج ضرایب هیدرودینامیکی، معادلات کنترلی به صورت ماتریس نوشته شده است. با این روش تعداد ضرایب استخراجشده کاهش یافته اما ضرایب با دقت بالاتر، استخراج شده اند.
Lin, Z., Liao, S. “Calculation of Added Mass Coefficients of 3D Complicated Underwater Bodies by FMBEM”, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, PP. 187-194, 2011.
Ghassemi, H., Yari, E. “The Added Mass Coefficient Computation of Sphere”, Ellipsoid and Marine Propellers Using Boundary Element Method, Polish Maritime Research, Vol. 18, No. 1, pp. 17-26, 2011.
Jagadeesh, , Murali, K.” Experimental Investigation of Hydrodynamic Force Foefficients over AUV Hull form”, Journal Article Published Jan 2009 in Ocean Engineering Volume 36 issue 1 on pages 113 to 118.
Lee, S. K., Joung, T. H., Cheo, S. J., Jang, T. S. Lee, J. H. “Evaluation of the Added Mass for a Spheroid-type Unmanned Underwater Vehicle by Bertical Planar Motion Mechanism Test”, International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, Vol. 3, No. 3, pp. 174-180, 2011.
CAN, M. “Numerical Simulation of Hydrodynamic Planar Motion Mechanism Test for Underwater Vehicles”, Thesis, Middle East Technical University, 2014
Ray, , Chatterjee, D. “Unsteady CFD Simulation of 3D AUV Hull at Different Angles of Attack “, Journal of Naval Architecture and Marine Engineering. December, 2016.
Li, B. “Dynamics and Control of Autonomous Underwater Vehicles with Internal Actuators”, Thesis, Florida Atlantic University, 2016.
Arani, H. A., Mahdi, M. “Numerical Analysis of Oscillation Frequency and Amplitude Effects on the AUV Hydrodynamic Derivatives in the Pure Heave Motion”, Underwater Engineering Journal Vol. 1, pp. 63-73, 2016.
Kim, H., Ranmuthugala, D., Leong, Z. Q., Chin, C. “Six-DOF Simulations of an Underwater Vehicle Undergoing Straight Line and Steady Turning Manoeuvres”, Ocean Engineering, Vol. 150, pp. 102-112, 2018.
Nouri, N. M., Mostafapour, K. “ CFD Modeling of Wing and Body of an AUV for Estimation of Hydrodynamic Coefficients“, Journal Article Published 1 Nov 2016 in Journal of Applied Fluid Mechanics volume 9 issue 6 on pages 2717 to 2729.
DU, X., ZHENG, Z. “ Numerical Calculation of Hydrodynamic Interactions of Submarine Flow on AUV”, Proceedings Article published May 2018 in 2018. OCEANS - MTS/IEEE Kobe Techno-Oceans (OTO).
Alessandri, A., Caccia, M., Indiveri, G., Veruggio, G. “Application of LS and EKF Techniques to the Identification of Underwater Vehicles”, in Proceeding of, 1084-108.
Kim, J., Kim, K., Choi, H. S., Seong, W., Lee, K.Y. “Estimation of Hydrodynamic Coefficients for an AUV Using Nonlinear Observers”, IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 27, No. 4, pp. 830-840, 2002.
Luque, J. C., Donha, D. C. “Auv Identification and Robust Control”, in Proceeding of.
Araki, M., Sadat-Hosseini, H., Sanada, Y., Tanimoto, K., Umeda, N., Stern, F. “Estimating Maneuvering Coefficients Using System Identification Methods with Experimental, System-Based, and CFD Free-Running Trial data”, Ocean Engineering, Vol. 51, pp. 63-84, 2012.
Sabet, M. T., Sarhadi, P., Zarini, M. “Extended and Unscented Kalman Filters for Parameter Estimation of an Autonomous Underwater Vehicle”, Ocean Engineering, Vol. 91, pp. 329-339, 2014.
Sabet, M. T., Daniali, H. M., Fathi, A., Alizadeh, E. “Identification of an Autonomous Underwater Vehicle Hydrodynamic Model Using the Extended, Cubature, and Transformed Unscented Kalman filter”, IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 43, No. 2, pp. 457-467, 2018.
Sajedi, y., Bozorg, M. “Robust Estimation of Hydrodynamic Coefficients of an AUV Using Kalman and H∞ filters “, Journal Article, Ocean Engineering,pp 386 to 394, Jun 2019.
Prestero, T. T. J. “Verification of a Six-Degree if Freedom Simulation Model for the REMUS Autonomous Underwater Vehicle”, Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2001.-
Myring, D. “A Theoretical Study of Body Drag in Subcritical Axisymmetric Flow”, The Aeronautical Quarterly, Vol. 27, No. 3, pp. 186-194, 1976.
مهدی, میراعلم, & ملک پور, محمد. (1401). استخراج ضرایب هیدرودینامیکی ربات زیرسطحی ریموس با کوپل کردن شبیهسازی نرمافزار CFX و کد تخمینگر فیلتر کالمن. مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 11(1), 71-81.
MLA
میراعلم مهدی; محمد ملک پور. "استخراج ضرایب هیدرودینامیکی ربات زیرسطحی ریموس با کوپل کردن شبیهسازی نرمافزار CFX و کد تخمینگر فیلتر کالمن". مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 11, 1, 1401, 71-81.
HARVARD
مهدی, میراعلم, ملک پور, محمد. (1401). 'استخراج ضرایب هیدرودینامیکی ربات زیرسطحی ریموس با کوپل کردن شبیهسازی نرمافزار CFX و کد تخمینگر فیلتر کالمن', مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 11(1), pp. 71-81.
VANCOUVER
مهدی, میراعلم, ملک پور, محمد. استخراج ضرایب هیدرودینامیکی ربات زیرسطحی ریموس با کوپل کردن شبیهسازی نرمافزار CFX و کد تخمینگر فیلتر کالمن. مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 1401; 11(1): 71-81.
)
