Derinlik ve Yön Kontrol Uygulamaları için Sualtı Aracı Tasarımı

Abstract

Recently, unmanned underwater vehicles (uuvs) are operated in a wide range areas such as observations of underwater movements, determination of salty water layers, demining, maintenance and expertise operations of ship bilges, imaging in dangerous depths, investigation of sinks, execution of some military tasks, regular inspection and mapping of environmental pollution in receiving water bodies such as lake, freshwater resources. standing to a certain angle, diving to a certain depth, docking and cruising. These behaivors are expected to be successful under distortional effects such as underwater flows. For this purpose an experimental underwater vehicle on which desired tests are performed is designed and realized. An experimental tank with distortion effects, on which the vehicle runs is set. Depth is sensed by pressure sensor where steering is determined by an electronic compass. Movements are actuated by 4 thrusters. The vehicle is remotely operated through a cable. The algorithms for the desired movements are established in the Control Programme Interface. Designing stages of the platform is given in the study. The platform will enable students to a portable training set wherein the control method development, software, card design, microcontroller, signal processing, communications, sensors will have applied interactively.

Keywords

• Depth Control
• Steering Control
• ROV
• Underwater Systems

Derinlik ve Yön Kontrol Uygulamaları için Sualtı Aracı Tasarımı

Öz

İnsansız su altı araçları, günümüzde sualtı hareketlerinin izlenmesi, okyanus dibi sıcaklık haritalarının çıkarılması, gemi altı hasarlarının görüntülenmesine yönelik ekspertiz işlemleri, tehlikeli derinliklerde görüntü alma, batıkların incelenmesi, sahil güvenliğini sağlama, askeri bir takım görevleri yerine getirme, akarsuların denizlere döküldüğü alıcı su ortamlarının düzenli kirlilik analizi ve kirlilik haritalarının çıkarılması gibi çok geniş bir alanda kullanılmaktadır. Çalışmanın amacı,  sualtı aracı teknolojisindeki gelişmelere denetim yöntemleri açısından katkı sağlayacak bir platform geliştirmektir.  Uzaktan kumandalı veya otonom olarak çalışan sualtı araçları belirli bir açıya yönelme, belirli bir derinliğe inme, yanaşma ve seyir gibi temel dinamik hareketleri yapabilmelidir. Bu hareketlerin, sualtı akıntıları gibi bozucu etkiler karşısında da başarılı olması beklenmektedir. Bu amaçla testlerin yapılacağı bir sualtı aracı hazırlanmıştır. Aracın içinde çalıştırılacağı bozucu etki üreten bir deney tankı kurulmuştur.  Araç derinlik bilgisini basınç sensöründen, yön bilgisini elektronik pusuladan almaktadır. Hareketler 4 motorla sağlanmaktadır. Aracın temel dalış ve hareketleri yapabilmesi için kablo bağlantısıyla uzaktan yönlendirilmesi sağlanmıştır. Hazırlanan kontrol arayüzünde istenen hareketleri sağlayabilmek için gerekli algoritmalar çıkarılmıştır. Çalışmada platformun tasarım aşamaları verilmiştir. 

Anahtar Kelimeler

• Derinlik kontrolü
• yön kontrolü
• ROV
• Sualtı Sistemleri

Kaynakça

1. Inoue,T., Shibuya,.K. and Nagano,A., “Underwater Robot with a Buoyancy Control System Based on the Spermaceti Oil Hypothesis - Development of the Depth Control System”, The 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Taipei, Taiwan, 18-22, October 2010.
2. DeBitetto, P.A., “Fuzzy Logic for Depth Control of Unmanned Undersea Vehicles”, IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 20, No.3, 242-248, 1995.
3. Kim,J., Kim, K., Choi, H.S., Seong, W. and Lee, K.Y., Autonomous Underwater Vehicle Using Estimated Hydrodynamic OCEANS 2001 Conference and Exhibition, Honolulu Hawaii, vol.1, 429-435, November 2001.
4. Kim, H.S. and Shin, Y.K., “Design of Adaptive Fuzzy Sliding Mode Controller using FBFE for UFV Depth Control”, The 2006 SICE-ICASE International Joint Conference, Bexco- Busan, Korea, 3100 – 3103, 18-21 October 2006.
5. İnan, A., İskenderun Körfezinde Petrol Kirliliğinin Modellenmesi, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., Cilt 26, No 2, 471-478, 2011
6. Wang, J. S., Lee, C. S. G., Self-Adaptive Recurrent Neuro-Fuzzy Unerwater Vehicle. IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol.19, No.2, 283-295, 2003 of an Autonomous
7. Shi, X., Xiong, H., Wnag, C., Chang, Z., “A New Model of Fuzzy CMAC Network with Application to the Motion Control of AUV”, Proceedings of IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, Niagara Falls, Canada, 2173- 2178, July 2005.
8. Song, F., An,E., Folleco, Modeling and Simulation of Autonomous Underwater Vehicles: Design and Implementation, IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 28, No. 2, 283-295, 2003.

9. Leblebicioğlu, M.K., ULİSAR: Bir İnsansız Sualtı Aracı, Savunma Sanayi Gündemi, s.41-47, Sayı:12, 2010/2
10. Gökalp, B., Yıldız, Ö., Yılmaz, A.E., İnsansız Su Altı Araçları, Güncel Teknolojiler ve Uygulamalar, Savunma Sanayi Gündemi, s.35-39, Sayı:12, 2010/2
11. http://turksavunmasanayi.blogspot.com.tr/2011/06/ insansiz-sualti-araci-uav.html, Ziyaret Tarihi: 27 Kasım 2014
12. http://www.mcbahadir.com/auvtech.html, Ziyaret Tarihi: 23 Kasım 2014
13. Jun,B.H., Park, J.Y., Lee,P.M., Ma, S.J., Kim, Y., Oh, J.H. and Lim,Y.K., “Design, Implementation and Free Running Test of ISiMI; an AAUV for Cruising Environment”, IEEE Oceans 2007 Europe, Aberdeen, 1-6, June 2007. Engineering Basin
14. Trebi-Ollennu, A., King, J. and White, B. A., “A Study Of Robust Multivariable Control Designs for Remotely Control Systems”, IEE Colloquium on Control and Guidance of Remotely Operated Vehicles, London, 2/1 - 2/6, June 1995.
15. Hong, E.Y., Soon, H. G., Chitre,M., “Depth Control of an Autonomous Underwater Vehicle”, STARFISH, OCEANS 2010 IEEE, Sydney, 1 - 6, May 2010
16. Kırcı,H., Yılmaz,S., Yakut,M., İnsansız Sualtı Araçları, Endüstri & Otomasyon Dergisi, 134, 24-29 , 2008
17. Yılmaz,S.,Yakut,M., İnce,S., Derinlik ve Yön Kontrol Uygulamaları için Deney Platformu Tasarımı, Tübitak 1002 Hızlı Destek Projesi Final Raporu, Proje No:111E294, Temmuz 2013.
18. http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/S
19. C959/SS1532/PF250863 Ağustos 2013
20. http://www.wika.us/S_10_en_us.WIKA , Ziyaret Tarihi: 22 Ağustos 2013
21. http://www.pnicorp.com/products/tcm-legacy , Ziyaret Tarihi: 29 Ağustos 2013
22. F. Golnaraghi, B.C. Kuo, Automatic Control Systems, Nineth Ed., Chapter 9, Jonh Wiley and Sons Inc., 2009.
23. Dorf RC, Bishop RH. Modern Control Systems. Pearson Prentice Hall, 2005.