Dissertação

{en_GB=An hydrofoil control system for the SR02 vessel in the scope of the Tecnico Solar Boat Project,} {} EVALUATED

{pt=Esta tese foca o projeto, implementação e teste de um sistema de controlo para a embarcação SR02 com hydrofoils desenvolvida no âmbito do projeto Técnico Solar Boat. Neste projeto constroem-se embarcações movidas a energia solar e por isso tem como objetivo serem o mais leve e o mais eficiente possível. Para tal tenciona-se projetar e implementar um sistema com hydrofoils, asas que se inserem por baixo do barco ficando submersas e criando uma força de elevação suficiente para o casco não tocar na água. Assim pode-se reduzir o arrasto da embarcação e avançar de forma mais eficiente do ponto de vista energético. Nesta tese são estudadas todas as equações físicas que regem o sistema de forma a ser possível criar um modelo Simulink para poder fazer todo o tipo de simulações e analisar o comportamento da embarcação quando se encontra sobre foils. A partir deste modelo segue-se a implementação de um sistema de controlo que poderá regular a força de elevação gerada pelos hydrofoils e assim estabilizar a embarcação a uma certa altura relativamente à linha de água. O controlador analisado é baseado num LQR (Linear Quadratic Regulator), onde é implemen- tado um seguimento de referência, uma acção de ganho integral, um sistema de anti wind-up e uma implementação delta. , en=This thesis focuses on the design, implementation and testing of a control system for the hydrofoil vessel SR02, developped under the Técnico Solar Boat project. In this project solar-powered vessels are built and therefore aim to be as light and efficient as possible. For this purpose it is intended to design and implement a system with hydrofoils, wings that are inserted underneath the boat becoming submerged and creating sufficient lift force for the hull not to touch the water. This way it is possible to reduce the drag of the boat and advance in a more energy efficient way. In this thesis all the physical equations that govern the system are studied so that it is possible to create a Simulink model to be able to make all kinds of simulations and analyze the behavior of the boat when it is foilborne. This model is followed by the implementation of a control system that can regulate the lift force generated by the hydrofoils and thus stabilize the vessel at a certain height in relation to the water line. The controller analysed is based on an LQR (Linear Quadratic Regulator), where reference tracking, integral action, anti wind-up and a delta implementation are introduced. }
{pt=controlo, hydrofoil, barco solar, microcontrolador, LQR, en=control, hydrofoil, solar boat, microcontroller, LQR}

Outubro 21, 2020, 16:30

Orientação

ORIENTADOR

António Manuel dos Santos Pascoal

Área Científica de Sistemas, Decisão e Controlo (SDC)

Professor Aposentado