Modelagem e otimização do sistema planta controlador aplicados ao projeto de veículos autônomos submarinos

• Processo: 09/06726-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2009
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2010
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Naval e Oceânica - Hidrodinâmica de Navios e Sistemas Oceânicos
• Pesquisador responsável: Ettore Apolonio de Barros
• Beneficiário: João Lucas Dozzi Dantas
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Veículos autônomos Submarinos Modelos hidrodinâmicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Auv | Cfd | Control Configured Vehicle | Método dos Painéis | Modelagem | otimização | Modelagem dinâmica e Controle

Resumo

Este projeto de doutorado visa realizar um estudo nas áreas de modelagem hidrodinâmica, controle e otimização de veículos autônomos submarinos (AUVs), propondo uma metodologia de otimização integrada, da planta e do controle, no desenvolvimento de AUVs, visando uma melhor eficiência na manobrabilidade e desempenho desses veículos. Portanto este projeto pode ser dividido em duas partes principais, que acabam por se complementar: a modelagem fluidodinâmica de um veículo autônomo submarino e a implementação deste modelo dinâmico em um software de desenvolvimento de AUVs que integre o sistema planta-controlador. Ou seja, tem-se como objetivo final fazer com que esse software realize o projeto hidrodinâmico otimizado de veículos configurados ao controle, ou CCV (sigla para Control Configured Vehicles), onde a geometria do veículo é otimizada em conjunto com o controle do mesmo. A modelagem fluidodinâmica realizada neste projeto visa complementar os demais estudos previamente realizados pelo autor deste projeto. Nesses estudos, foram realizadas simulações com recursos de CFD para se estimar os esforços hidrodinâmicos estáticos gerados pelo AUV de estudo, ou seja, foram obtidos os esforços gerados pela água no AUV quando o mesmo possui um ângulo de ataque ou de deriva em relação ao fluido. Neste projeto, a modelagem fluidodinâmica se concentrará na obtenção dos esforços dinâmicos, ou seja, os esforços dependentes dos movimentos rotacionais do veículo, utilizando os mesmos métodos numéricos. Além desses esforços, para completar a modelagem fluidodinâmica do veículo de estudo, será desenvolvido um método numérico para o cálculo dos coeficientes de massa adicional. Propõe-se uma abordagem mais precisa, baseada no método de painéis, quando comparada ao método de faixas. O software de otimização da hidrodinâmica de veículos submarinos deverá atender ao problema de determinação de parâmetros geométricos do casco do AUV e de suas superfícies de controle, em conjunto com o projeto do seu sistema de controle (utilizando técnicas lineares ou não-lineares, se o desempenho assim justificar), de modo a se maximizar algum critério de manobra ou minimizar o dispêndio de energia. Em contraste com o que foi realizado até o momento por outros pesquisadores, propõe-se estender o problema de otimização para o casco e incluir ferramentas de CFD no software de projeto do sistema planta-controlador. (AU)