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Modelação, Controlo e Simulação de uma Estação Marítima Autónoma
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Malheiro, Maria Benedita Campos Neves | |
| dc.contributor.author | Tavares, José Pedro de Figueiredo | |
| dc.date.accessioned | 2023-11-27T11:25:15Z | |
| dc.date.available | 2023-11-27T11:25:15Z | |
| dc.date.issued | 2023-10-10 | |
| dc.description.abstract | A exploração dos oceanos através de plataformas do tipo Autonomous Underwater Vehicle (AUV) e Autonomous Surface Vehicle (ASV) constitui uma forma segura e eficiente de caracterizar, mapear, monitorizar e, consequentemente, proteger estas vastas áreas remotas do planeta. O objetivo desta dissertação, realizada no Laboratório de Sistemas Autónomos (LSA) do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP), foi conceber e avaliar, recorrendo a simulação, uma estação autónoma marítima para a realização de mis sões de duração variável em áreas restritas. A estação autónoma deve ser capaz de permanecer num local de interesse por um período de tempo configurável sem estar ancorada (station keeping) e ser energeticamente eficiente. Em primeiro lugar, efetuou-se um levantamento exaustivo dos Autonomous Sur face Vehicles com diferentes tipos de propulsão existentes, seguido de um estudo dos princípios físicos da navegação à vela. Decidiu-se então conceber um ASV pro pulsionado pelo vento, equipado com um conjunto vela-cauda de asas rígidas. Esta solução, que permite controlar o ângulo de ataque da vela asa com o vento através da cauda, tem um baixo consumo energético. A plataforma idealizada foi modelada no SolidWorks e, posteriormente, contro lada e simulada através do Robot Operating System (ROS) e do ambiente de simu lação Gazebo. A correta simulação do comportamento do ASV no Gazebo envolveu a reutilização, alteração e criação de plugins. O sistema de controlo do ângulo de ataque da vela asa e da direção do veleiro recorreu a dois controladores do tipo Proporcional Derivativo (PD), um para atuar na cauda e outro no leme. O ASV simulado realiza missões definidas através de waypoints, incluindo station keeping. Por fim, foram realizados testes para caracterizar e validar o comportamento físico e o controlo do veleiro. Os resultados obtidos são promissores: a estação marí tima autónoma é capaz de navegar à vela até aos waypoints definidos e permanecer na área de interesse estabelecida. | pt_PT |
| dc.description.abstract | The exploration of the oceans with Autonomous Underwater Vehicle (AUV) and Autonomous Surface Vehicle (ASV) platforms is a safe and efficient way of charac terising, mapping, monitoring and, consequently, protecting these vast remote areas of the planet. The aim of this dissertation, carried out at the Laboratório de Sistemas Autónomos (LSA) of the Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP), was to design and evaluate, using simulation, an autonomous maritime station for carrying out mis sions of varying duration in restricted areas. The autonomous station must be able to remain in a place of interest for a configurable period of time without being anchored (station keeping) and be energy efficient. Firstly, an exhaustive survey was carried out of ASV with different types of propulsion, followed by a study of the physical principles of sailing. Subsequently, the decision was to design a wind-propelled ASV, equipped with a rigid wing sail-tail assembly. This solution, which makes it possible to control the angle of attack of the wing sail with the wind through the tail, has low energy consumption. The idealised platform was modelled in SolidWorks and then controlled and simulated using the Robot Operating System (ROS) and the Gazebo environment. In order to correctly simulate the behaviour of the ASV in the Gazebo, it was necessary to reuse, modify and create plugins. The system for controlling the angle of attack of the wing sail and the sailboat’s direction used two Proportional Derivative (PD) controllers, one for the tail and the other for the rudder. The simulated ASV carries out missions defined through waypoints, including station keeping. Finally, tests were carried out to characterise and validate the physical behaviour and control of the sailboat. The results obtained are promising: the autonomous maritime station is able to sail towards the defined waypoints and remain within the given area of interest. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 203380770 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.22/23984 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.subject | Autonomous maritime station | pt_PT |
| dc.subject | wind | pt_PT |
| dc.subject | rigid wingsail | pt_PT |
| dc.subject | control | pt_PT |
| dc.subject | simulation | pt_PT |
| dc.title | Modelação, Controlo e Simulação de uma Estação Marítima Autónoma | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Engenharia Electrotécnica e de Computadores | pt_PT |