Diseño y simulación de un controlador de posición para un vehículo submarino operado remotamente (rov) usando backstepping control

Abstract

El presente trabajo de grado tiene como objetivo controlar la posición del ROV, VideoRay PRO 3, utilizando controladores MIMO tipo Backstepping en sus tres grados de libertad controlables (surge, heave, yaw), utilizando un modelo completo (cinemático y dinámico) del vehículo, implementado en Simulink/Matlab proporcionado por la magister que codirige el proyecto. Inicialmente se hizo una revisión teórica del VideoRay PRO3, de su modelo dinámico y cinemático, de las técnicas de control Backstepping y PID (Proporcional, Integral, Derivativo). Luego se utilizó la técnica de linealización exacta por retroalimentación de estados y se obtuvo una versión linealizada de la dinámica del sistema. Posteriormente fue controlada utilizando un controlador PD clásico previamente diseñado a través del método de lugar geométrico de las raíces. Posteriormente se diseñó el controlador Backstepping utilizando un procedimiento que buscada obtener la representación del modelo dinámico inverso del ROV en términos de los errores de posición y velocidad, y planteando una función de Lyapunov candidata que garantizara la estabilidad global del sistema. Finalmente se validaron en simulación los controladores PID y Backstepping diseñados. La validación de los resultados se hizo en ausencia y presencia de perturbaciones que pudieran afectar al ROV en su posicionamiento. Y como resultado se obtuvo que los controladores diseñados presenten un buen desempeño antes las referencias y trayectorias deseadas.