Controlled movement of portable underwater system (PUS)

Abstract

Цель исследования. В статье проведено математическое моделирование и исследование движения малогабаритного подводного робота, предназначенного для мониторинга загрязнения объектов гидросферы. Современные методы мониторинга окружающей среды предполагают наличие стационарных постов наблюдения. Задача подвижного управляемого мониторинга в настоящее время остается нерешенной. Одним из путей решения данной проблемы является переход к системам управления, обеспечивающим заданное движение водного комплекса как по поверхности, так и под водой. Поэтому целью данной статьи является изучение и задание основных закономерностей и алгоритмов на основе математических моделей, описывающих управляемое движение малогабаритных подводных комплексов. Методы. При разработке алгоритма управления движением МБПК использована математическая модель, позволяющая определять пространственно-временное расположение МБПК с переменным вектором тяги. Получены основные математические выражения, определяющие движение МБПК по заданной траектории. Особое внимание уделено той части алгоритма, которая обеспечивает движение МБПК по заданной траектории в подводном режиме при отсутствии связи с глобальной навигационной системой с учетом подводной GPS и расстояния до дна и препятствий. В качестве основного критерия качества управления использована величина отклонения реального положения МБПК от заданного. Результаты. Для выбора направления движения при мониторинге водоема разработан метод планирования траектории, построенный на кусочно-линейных отрезках, позволяющий зондировать пространство водоема таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность процесса мониторинга при минимальном количестве точек отбора проб. Для этого каждый новый отрезок траектории и точки забора проб планируются с учетом информации о концентрации загрязняющих веществ на предыдущем этапе, а также береговой линии и глубины водоема. Заключение. В статье рассмотрен метод мониторинга водоемов с применением малогабаритного беспилотного подводного комплекса. Разработана кинематическая и динамическая модели движения МБПК. Предложен метод планирования траектории движения на основе кусочно-линейных отрезков. Разработан алгоритм управления автономным движением подводного аппарата. Ключевые слова: гидромониторинг; водоем; мобильный подводный комплекс; система управления. Конфликт интересов: Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Simulation of Underwater Robot Autonomous Motion Along Predetermined Straight Path

“…Therefore, there is a problem of prompt and safe information acquisition relevant and sufficient for the assessment of the quality of the reservoir and the appropriate response. The solution of this problem could be found with application of underwater robots [7,8]. Such kind approach allows providing sampling process automatically without person [9][10].…”