بخشی از مقاله
خلاصه :
با افزایش بهکارگیری گروهی از عاملها جهت دستیابی به یک هدف مشترک در علوم مختلف، مسئله کنترل مشارکتی سیستمهای چندعامله در دهه اخیر توسط تعداد زیادی از محققان موردبررسی قرارگرفته است.
هدف اصلی تحقیقات این زمینه، دستیابی به استراتژی رسیدن به اجماع مجموعه عاملها میباشد . در این مقاله با ترکیب روشهای رسیدن به اجماع، کنترلکنندهای جهت آرایش مجموعهای از زیردریاییهای بدون سرنشین ارائهشده است این بدان معناست که عاملها در هر مکانی باشند ابتدا در یک سری نقاط مشخص اجماع میکنند و سپس آرایش مد نظر را طی میکنند .
با توجه به اینکه مدل زیردریایی غیرخطی است، روشهای موجود باید به نحوی برای حل این مسئله دستکاری و ترکیب شوند تا دستیابی به اجماع و رفتار مقاوم نسبت به عدم قطعیتهای موجود قابلدسترسی باشند. پسازآن نوعی استراتژی کنترل مقاوم جهت دستیابی به اجماع بر سر آرایش مطلوب توسعه داده خواهد شد و نحوه پیادهسازی آن نیز توسط یک الگوریتم خلاصهشده، نتیجه و شبیهسازی پیرو ان میآید.
.1 مقدمه
منابع و صنایع دریایی نقش و تأثیر مهمی در زندگی انسانها دارند. به همین دلیل مطالعه و بررسی بسیاری از مسائل مهندسی، زیستشناسی، تجاری و نظامی مرتبط با دریا، همواره موردتوجه محققان بوده است. با توسعه و گسترش صنایع دریایی و علوم مرتبط با دریا، امروزه برای انجام بسیاری از کاربردهای کشف و استخراج منابع زیرآبی، بازرسی و جمعآوری اطلاعات زیستمحیطی و تحقیقاتی و نیز نصب، تعمیر و نگهداری سازههای ساحلی و دریایی، بهکارگیری فنّاوری خاص و جدیدی برای پاسخگویی به نیازهای روزافزون پیشآمده، ضروری مینماید.
استفاده از وسایل و ابزارآلات مهندسی که قابلیت بهکارگیری در اعماق آب را دارند و کاربریهای متنوع در عمق و بستر دریا را ممکن میسازند، چنان در سالهای اخیر توسعه و گسترشیافته که توانایی بشر را در بررسی، تحقیق و کار در اعماق دریا، بهشدت متحول نموده است.
در بسیاری از صنایع مختلف و گوناگون، استفاده از تجهیزاتی که بتوان آنها را بدون حضور مستقیم نیروی انسانی و از راه دور هدایت و کنترل نمود، کاربردهایی فراوانی یافتهاند و در بسیاری از موارد به جزء جدانشدنی کاربردهای تجاری و صنعتی بدل گشتهاند، بهگونهای که انجام بسیاری از پروژههای مهندسی و تحقیقاتی بدون آنها امکانپذیر نیست
هماهنگی رفتار رباتهای هوشمند، هواپیما و فضاپیما در سالهای اخیر توسط محققین و دانشمندان موردمطالعه و بررسی قرارگرفته است. بااینحال، کنترل گروه زیردریای های بدون سرنشین مستقل بهخصوص شناورهای سطحی تاکنون کمتر موردتوجه محققین و دانشمندان قرارگرفته است. زیردریاییها در محیطی که اختلالات ناشناخته وجود دارد کار میکنند. روشهایی برای ردیابی مسیر و اطمینان از عملکرد خوب حتی در حضور اختلالات توسط دانشمندان ارائهشده است.
کنترل زیردریاییهای بدون سرنشین به دلیل دینامیک غیرخطی آنها و عدم قطعیت مدل آنها و اغتشاشهای محیطی امری مشکل است. همچنین تعداد ورودیهای زیردریایی بدون سرنشین کمتر از درجات آزادی ان است.
درزمینه کنترل زیردریاییهای بدون سرنشین مستقل کارهای زیادی انجامشده است که به دو دسته کنترلکنندههای کلاسیک و کنترلکنندههای ترکیبی تقسیمبندی میشوند.برخی روشهای کنترل کلاسیک عبارتاند از :جاولینگ در سال 1994 یک کنترل کننده تناسبی مشتقی ساده برای کنترل وسیله زیرسطحی استفاده نموده است[1] در [2]روش کنترل مقاوم بر مبنای لیاپانوف با در نظر گرفتن نامعینی در سیستم و اغتشاش در نظر گرفتهشده است.
کنترلر پیشبینی کننده مدل بر اساس الگوریتم ژنتیک برای زیردریای بدون سرنشین3 مستقل در [3] ارائهشده است. در این پروژه، مزایای استفاده از ام پی سی4 در سازماندهی کردن موانع بهطورمعمول در یک محیط زیرآبی بهخوبی نمایش داد شده است . در یک پروژه دیگر، با استفاده از قانون کنترل تطبیقی تئوری لیاپانوف برای کنترل حرکت آزمایشی از راه دور زیردریای توسط محققان موردبررسی قرارگرفته شده است .[4] پروژه دیگری که به نام عدم قطعیت محیط زیستی [5] مطرحشده است. مقاله دیگری به نام استراتژی کنترل آبشاری که شامل قانون سینماتیک و دینامیک برای تحریک زیردریاییهای میباشد. تحقیقات در مورد زیردریاییها تنها به پیشرفت تئوری محدود نشده است. نمونه اولیه مینیاتوری، مقرونبهصرفه از زیردریایی ارائه شده است
جلوگیری از موانع و کنترل آرایش بهطور جداگانه توسط دانشمندان و محققین مختلفی موردبررسی قرارگرفته شده. جلوگیری از برخورد بهعنوان یکی از موضوعات مهم در کشتیهای سفری توسط هانگ5 و همکاران در سال 2001 مطرح شد و یک سیستم ویژه فازی جلوگیری از برخورد مطرحشده است. در برخی از گزارشها بهطورکلی روشهایی برای کنترل آرایش گروهی از عاملها وجود دارد.
یک مسئله اساسی و مهم در کنترل روباتهای متحرک چندگانه، حفظ یک آرایش فضایی هندسی در حین حرکت است. به همین دلیل کارهای زیادی - هل دادن جعبه [7]، حمل بار [8]، گرفتن/محصور کردن یک مهاجم - [9] انجامشده است تا روباتها را ملزم کند که حرکتهایشان را با دقت بیشتری هماهنگ کنند. در متون علمی، کارهای جدیدی درزمینه کنترل ردیابی هماهنگ وجود دارد .[11 ,10 , 7] برخی از این کارهای ارائهشده، استراتژیای برای اجتناب از برخورد با مانع ارائه ندادند و برخی دیگر هم خودمختاری را در نظر نگرفته اند.
.2 مدل ریاضی زیردریایی
مجموعهای از زیردریایی را در نظر بگیرید که هدف آنها ردیابی مسیر یک زیردریایی رهبر طبق یک آرایش از پیش تعیینشده است. در این مطالعه فرض میشود مدل دینامیکی زیردریاییها غیرخطی بوده و دارای 5 درجه آزادی است.
