Pelantar luar pantai untuk minyak dan gas menghadapi masalah pertumbuhan organisma marin yang tidak diingini. Pemeriksaan berkala pada tiang pelantar yang terendam dalam air diperlukan. Kajian ini menyelidik kemungkinan untuk melibatkan Kenderaan Bawah Air Berautonomi (AUV) bagi aplikasi pemeriksaan tiang bawah air. Laluan pemeriksaan diperlukan untuk meningkatkan kecekapan AUV di dalam misi pemeriksaan. Sebaliknya, teknik pengawal tegap diperlukan untuk menyekat kesan ketidaktentuan dalam parameter hidrodinamik dan gangguan luaran pada sistem AUV. Sebagai jalan penyelesaian, kajian ini mencadangkan satu laluan pemeriksaan yang mempunyai masa pemeriksaan optimum untuk pemeriksaan tiang yang tegak dengan menggunakan Perancangan Laluan Liputan (CPP) berasaskan grid. Sebuah peta satah telah dimodelkan untuk mewakili ruang 3D dalam aplikasi pemeriksaan tiang. Lima corak laluan pemeriksaan telah direka dan dibandingkan untuk memilih laluan pemeriksaan yang terbaik. Selain itu, pengawal tegap yang menggabungkan teknik kawalan penapis dan teknik kawalan logik kabur telah dicadangkan. Teknik kawalan penapis digunakan untuk mengimbangi kesan jisim tertambah, kesan redaman hidrodinamik, ketaklelurusan model, kesan gandingan, dan gangguan luaran pada sistem AUV, manakala teknik kawalan logik kabur digunakan untuk memperbaiki daya kawalan. Selain itu, sebuah AUV berbentuk kotak yang sesuai dengan aplikasi pemeriksaan tiang telah dibangunkan untuk mengesahkan prestasi pengawal yang dicadangkan. Laluan pemeriksaan yang dicadangkan direka berdasarkan gerakan Boustrophedon dengan pusingan lancar dan arah sapu tegak. Keputusan pengiraan menunjukkan bahawa laluan pemeriksaan yang dicadangkan dapat meliputi 99% permukaan tiang dengan masa pemeriksaan dan panjang laluan terpendek berbanding dengan laluan-laluan lain. Selain itu, keputusan penyelakuan menunjukkan bahawa daya kawalan dapat diperbaiki dengan pengawal logik kabur. Daya kawalan maksimum yang dihasilkan oleh pengawal yang dicadangkan adalah 8.7 N kurang daripada daya kawalan maksimum yang dihasilkan oleh kawalan penapis dengan frekuensi semula jadi yang tinggi. Berdasarkan keputusan penyelakuan, frekuensi daya kawalan yang dihasilkan oleh pengawal yang dicadangkan adalah 0.1 Hz. Ia lebih rendah daripada 2 Hz yang dihasilkan oleh Kawalan Gelangsar Tertib Tinggi Tanpa Model (MFHOSMC) dan 100 Hz yang dihasilkan oleh Kawalan Kelewatan Masa (TDC). Di samping itu, ralat yang dihasilkan oleh pengawal yang dicadangkan adalah 0.0023 m. Ia lebih kurang sama dengan 0.0003 m yang dihasilkan oleh MFHOSMC dan 0.0095 m yang dihasilkan oleh TDC. Selain itu, masa naik yang dihasilkan oleh pengawal yang dicadangkan adalah 6 s. Ia sama seperti MFHOSMC dan TDC. Selain itu, keputusan ujikaji menunjukan bahawa frekuensi and peratusan ketepuan daya kawalan yang dihasilkan oleh pengawal yang dicadangkan adalah lebih rendah berbanding dengan MFHOSMC dan TDC. _______________________________________________________________________
The oil and gas offshore platform is facing unwanted marine growth problem. A periodic inspection of the submerged platform’s leg is needed. This research studies the possibility to involve an Autonomous Underwater Vehicle (AUV) in the underwater pole inspection application. A predefined inspection path is needed to increase the efficiency of the AUV in the inspection mission. Besides, a robust control technique is needed suppress the effect of unknown hydrodynamic parameters and external disturbances on the AUV system. As a solution, this research proposed a time-optimal inspection path specifically for vertical pole inspection by using grid-based Coverage Path Planning (CPP). A planar map is modelled to represent the 3D target environment of the pole. Five patterns of inspection paths are designed and compared to choose the best inspection path among them. Moreover, a robust tracking control law combined with robust filter and fuzzy logic control techniques is proposed. The robust filter control technique is used to compensate the effect of added mass, hydrodynamic damping, model nonlinearities, coupling effect, and external disturbances on the AUV system, whereas the fuzzy logic control technique is used to improve the force profile. Furthermore, an open frame box-shaped AUV prototype which is suitable for pole inspection application is developed to verify the performance of the proposed controller. The proposed inspection path is designed based on Boustrophedon’s motion with smooth turning and vertical sweep direction. Calculation results show that the proposed inspection path can cover 99 % of the pole’s surface by the shortest inspection time and shortest trajectory length compared to others. Besides, simulation results show that the force profile of the proposed controller has been improved by the added fuzzy logic controller. The maximum control force generated by the proposed controller is 8.7 N less than that of the robust filter with high natural frequency. From the simulation results, the frequency of control signal given by the proposed controller is 0.1 Hz, which is lower than 2 Hz of Model Free High Order Sliding Mode Control (MFHOSMC) and 100 Hz of Time Delay Control (TDC). Besides, the maximum steady state error of the proposed controller is 0.0023 m, which is comparable to 0.0003 m of MFHOSMC and 0.0095 m of TDC. Furthermore, experiment results showed that the control signal of proposed controller has lower average switching frequency and lower saturation percentage than the MFHOSMC and TDC.
Robust controller technique of an autonomous underwater vehicle for underwater pole inspection_Song Yoong Siang_E3_2018_MYMY