Development of C/S Jonny with optimal constrained thrust allocation
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3093180Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
- Institutt for marin teknikk [3409]
Sammendrag
Denne oppgaven presenterer utviklingen og byggeprosessen gjort for det nye laboratoriefartøyet til MC-lab kalt C/S Jonny. C/S Jonny er bygget som en 1:32 skala modell av en slepebåt. Den har to azimut thrustere og en baugpropell som får strøm av to 4-cellers LiPo-batterier. En Raspberry Pi som kjører ROS brukes til å kontrollere systemet. Modellen er laget for å være modulær med plug-and-play funksjoner. Dette er oppnådd ved å lage en kontroll boks for å huse de fleste elektroniske komponentene og ved bruk av LEMO tilkoblinger. Det er også montert ett vanntett dekk med to tilgangsluker. For å måle posisjonen av modellen har den blitt utstyrt med fire IR-kuler som skal brukes sammen med Qualisys sporingssystemet. Det er utført ett bassengforsøk for å verifisere at modellen er funksjonell. Denne testen viste at modellen fungerer bra, men det kom også frem av resultatene at styresignalet for asimut-thrusterne er relativt grov, noe som må løses for at modellen skal fungere optimalt. Styresignalene til thrusterne er kartlagt til produserte krefter. Resultatene har deretter blitt brukt til å lage en algoritme for å omgjøre kraft til kontroll signaler. Dette har vist seg å fungere bra. Fire optimale beskrankete propellkraftsallokerings algoritmer har blitt presentert, implementert og testet. De har vist seg å fungere som ønsket og er nå klare til bruk på den nye modellen. Videre er to av disse valgt for å bli brukt videre på resten av «Cybeship» flåten. This thesis presents the development and building process of the new marine cybernetics laboratory vessel C/S Jonny. C/S Jonny is built as a 1:32 scale model of a tug boat. It has two azimuth thrusters and a bow thruster powered by two 4-cell LiPo batteries. A Raspberry Pi running ROS is used to control the system. The model is made to be modular with plug-and-play capabilities by creating a control box for housing most of the electronic components and LEMO plugs for the connections of parts. A watertight deck has been installed with two access hatches. For tracking, the model is equipped with four IR spheres to be used with the Qualisys tracking system. A basin trial has been performed to verify that the model is functional. It showed the model is working well, however the control signal for the azimuth thrusters is relatively coarse, which needs to be addressed for optimal operation. The control signals of the thrusters have been mapped to produced forces. The results have been used to create an algorithm to map force to control signals. This has been showed to work adequately. Four constrained thrust allocation algorithms have been reviewed, implemented, and tested. They have been shown to work as desired and are ready for use on the new model. Furthermore, two have been selected for implementation for the rest of the C/S fleet.