Тадқиқоти академӣ, забони фаҳмо

Verianla | Тадқиқоти академӣ ва илм ба забони тоҷикӣ

27 сентябр 2026, якшанбе
VERİANLAНашри мустақили илмӣ
Кушодан ё бастани меню
...
Саҳифаи асосӣ / Илмҳои амалӣ / Илми мошинҳо / Назоратгари гибридии номуайян-SMC, ки бо PSO барои дастгоҳи автономии зериобӣ оптимизатсия шудааст
Муҳандисӣ

Назоратгари гибридии номуайян-SMC, ки бо PSO барои дастгоҳи автономии зериобӣ оптимизатсия шудааст

Ин таҳқиқот барои беҳтар кардани пайгирии траекторияи дастгоҳи автономии зериобӣ (Autonomous Underwater Vehicle, AUV) дар ҳамвории уфуқӣ назоратгари номуайяни режими лағжишро (FSMC-PSO), ки бо оптимизатсияи тӯдаи зарраҳо оптимизатсия шудааст, пешниҳод мекунад.

12/08/2026  Veri Anla 75 боздид
Назоратгари гибридии номуайян-SMC, ки бо PSO барои дастгоҳи автономии зериобӣ оптимизатсия шудааст

Ин таҳқиқот барои беҳтар кардани пайгирии траекторияи дастгоҳи автономии зериобӣ (Autonomous Underwater Vehicle, AUV) дар ҳамвории уфуқӣ назоратгари номуайяни режими лағжишро, ки бо оптимизатсияи тӯдаи зарраҳо оптимизатсия шудааст (FSMC-PSO) пешниҳод мекунад. Назоратгар устувории назорати режими лағжиш (Sliding Mode Control, SMC)-ро нисбат ба халалҳо ва номуайяниҳои модел, қобилияти мутобиқшавии онлайнии мантиқи номуайян ва қобилияти ҷустуҷӯи офлайнии параметрҳои оптимизатсияи тӯдаи зарраҳо (Particle Swarm Optimization, PSO)-ро муттаҳид мекунад. Усул на дар дастгоҳи воқеии зериобӣ, балки дар муҳити MATLAB/Simulink бо истифода аз модели ҳаракати уфуқии се дараҷаи озодӣ ва халалҳои садои тасодуфӣ арзёбӣ шудааст. Ҳангоми муқоисаи FSMC-PSO бо SMC-и классикӣ, SMC-и бо PSO танзимшуда (SMC-PSO) ва назоратгари бар алгоритми super-twisting асосёфтаи бо PSO танзимшуда (STA-PSO), дар қисми зиёди меъёрҳои корӣ хатогиҳои пайгирӣ камтар, режими гузариш тезтар ва chattering пасттар ба даст омадааст. Бо вуҷуди ин, натиҷаҳо бо симулятсияҳои рақамӣ маҳдуданд ва самаранокиро дар муҳити воқеии баҳрӣ исбот намекунанд.

Тибқи Ҷадвали 4-и манбаъ, беҳбудии FSMC-PSO нисбат ба SMC-и классикӣ дар самти X барои IAE %36,56, барои ITAE %59,75, барои ISE %34,39, барои ITSE %60,07 ва барои RMSE %18,66 мебошад. Дар самти Y беҳбудиҳои мувофиқ %18,87, %9,91, %28,47, %43,64 ва %15,21; барои кунҷи самт ψ бошад %45,27, %22,77, %47,33, %73,53 ва %26,74 мебошанд. Аммо дар меъёри ψ-ITAE арзиши 0,0410-и STA-PSO аз арзиши 0,0461-и FSMC-PSO пасттар аст. Аз ин рӯ, гуфтан мумкин нест, ки FSMC-PSO дар ҳар як меъёри омӯхташуда бе истисно беҳтарин назоратгар аст.

Аз нигоҳи Туркия: Таҳқиқот AUV, шароити баҳрӣ ё маълумоти саҳроии махсуси Туркияро истифода намебарад. Бо вуҷуди ин, истифодаи якҷояи мутобиқсозии номуайян ва оптимизатсияи офлайнӣ меъмории назоратиро пешниҳод мекунад, ки метавонад дар корҳои робототехникаи зериобӣ, таҳқиқоти баҳрӣ ва рушди системаҳои автономӣ дар Туркия омӯхта шавад. Барои интиқоли он ба муҳити воқеии баҳрии Туркия параметрҳои гидродинамикии дастгоҳи истифодашаванда, шароити ҷараён, сохтори сенсорҳо, маҳдудиятҳои муҳаррикҳои такондиҳанда, таъхирҳо ва хусусиятҳои воқеии халалҳо бояд алоҳида чен ва таҷрибавӣ тасдиқ карда шаванд. Натиҷаҳои симулятсияи манбаъро бевосита ҳамчун муваффақияти саҳроӣ дар шароити Туркия тафсир кардан мумкин нест.

Мушкилоти асосии таҳқиқот чист?

Дастгоҳҳои автономии зериобӣ бояд дар шароити гидродинамикаи ғайрихаттӣ, номуайяниҳои модел ва халалҳои беруна траекторияи дилхоҳро бо дақиқӣ пайгирӣ кунанд. SMC-и классикӣ нисбат ба чунин номуайяниҳо усули қавӣ аст, аммо аз сабаби коммутатсияи нопайваста дар сигнали назорат метавонад ба ларзишҳои басомади баланд, ки chattering ном доранд, оварда расонад. Ин ларзишҳо на танҳо ба сифати пайгирӣ, балки дар татбиқи воқеӣ ба бори назоратии актуатор низ таъсир расонда метавонанд.

Ҳалли пешниҳодкардаи муҳаққиқон се усулро дар як меъморӣ муттаҳид мекунад:

  • SMC: сохтори асосии назорати устуворро барои системаи ғайрихаттӣ ва халалҳо таъмин мекунад.
  • Мантиқи номуайян: коэффисиентҳои назоратиро мувофиқи ҳолати ҷории хатои дастгоҳ онлайн танзим мекунад.
  • PSO: функсияҳои узвияти баромади системаи номуайянро офлайн оптимизатсия мекунад.

Ин фарқ муҳим аст: PSO ҳангоми кори дастгоҳ пайваста аз нав оптимизатсия намекунад. Оптимизатсия офлайн анҷом дода мешавад; ҳангоми назорати онлайн бошад, системаи хулосабарории номуайян, ки аз функсияҳои узвияти пешакӣ бо PSO муайяншуда истифода мебарад, параметрҳои λ ва k-ро мутобиқ мекунад.

AUV чӣ гуна моделсозӣ шудааст?

Ба ҷойи истифодаи ҳаракати пурраи зериобии шаш дараҷаи озодӣ, таҳқиқот модели се дараҷаи озодӣ (3-DOF)-ро дар ҳамвории уфуқӣ истифода мебарад. Ҳаракатҳои омӯхташуда ҳаракати пешрав (surge), ҳаракати паҳлӯӣ (sway) ва кунҷи самт/yaw мебошанд. Heave, roll ва pitch сарфи назар шудаанд.

Муносибатҳои асосии кинематикӣ ва динамикӣ чунин дода шудаанд:

\[ \dot{\zeta}=J(\psi)v \]

\[ M\dot{v}=-C(v)v-D(v)v+\tau+E(t) \]

Дар ин ҷо \(\zeta=[x,y,\psi]^T\) мавқеъ ва самтгирии дастгоҳро дар системаи координатаҳои ҷаҳонӣ; \(v=[u,\nu,r]^T\) бошад суръатҳои surge, sway ва yaw-ро дар координатаҳои бадан ифода мекунад. \(M\) таъсирҳои инерсия ва массаи иловагиро, \(C(v)\) аъзои Кориолис ва марказгурезро, \(D(v)\) демпфиронии гидродинамикиро, \(\tau\) қувваҳо ва моментҳои назоратиро ва \(E(t)\) халалҳои берунаро ифода мекунад.

Пас аз табдил ва бозтанзими алгебравӣ модел ба шакли фишурдатаре оварда шудааст, ки дар тарҳрезии назорат истифода мешавад:

\[ \ddot{\zeta}=\alpha\dot{\zeta}+\beta u+d(t) \]

Дар ин ифода \(\alpha\) қисми динамикаи системаро, \(\beta\) интиқоли вуруди назорат ба ҳолатҳоро ва \(d(t)\) таъсири халалро ба таври маҷмӯӣ ифода мекунад.

Назорати режими лағжиш чӣ гуна сохта шудааст?

Вуруди асосии назорати SMC маҷмӯи назорати эквивалентӣ ва назорати коммутатсионӣ аст:

\[ u=u_{eq}+u_{sw} \]

Ҷузъи коммутатсионӣ дар манбаъ чунин таъриф шудааст:

\[ u_{sw}=-\beta^{-1}k\,\mathrm{sign}(s) \]

Сатҳи лағжиш бо истифода аз хатои пайгирӣ \(e=\zeta-\zeta_d\) чунин сохта мешавад:

\[ s=\dot{e}+\lambda\int_0^t e\,dt \]

Дар ин ҷо \(k\) коэффисиентҳои коммутатсиониро ва \(\lambda\) параметрҳои мусбати диагоналиро, ки хусусиятҳои динамикии сатҳи лағжишро муайян мекунанд, дар бар мегирад.

Ҳангоми якҷоя кардани назорати эквивалентӣ ва ҷузъи коммутатсионӣ қонуни назорате, ки дар манбаъ истифода шудааст:

\[ u=\beta^{-1}\left(-\alpha\dot{\zeta}+\ddot{\zeta}_d-\lambda e\right) -\beta^{-1}k\,\mathrm{sign}(s) \]

ба ин шакл меояд.

Устуворӣ чӣ гуна баррасӣ шудааст?

Дар таҳқиқот таҳлили устуворӣ бар асоси Lyapunov пешниҳод шудааст. Функсияи номзад:

\[ V(s)=\frac{1}{2}s^Ts \]

интихоб шуда, ҳосилаи он пас аз ҷойгузинии қонуни назорат ба:

\[ \dot{V}=s^T[-k\,\mathrm{sign}(s)+d(t)] \]

кам карда шудааст. Тибқи фарзияи таҳқиқот, мутобиқсозии номуайян арзишҳои \(k_i(t)\) ва \(\lambda_i(t)\)-ро мусбат ва дар ҳудудҳои пешакӣ муайяншуда нигоҳ медорад ва халали беруна низ маҳдуд ҳисобида мешавад. Вақте ки коэффисиенти коммутатсионӣ ба қадре интихоб мешавад, ки ҷузъи халалро ҷуброн кунад, ҳосилаи Lyapunov манфии ниммуайян бошад ва траекторияҳои ҳалқаи баста ба таври ҳамвор ниҳоят маҳдуд (uniformly ultimately bounded, UUB) бимонанд, ҳадаф гузошта мешавад.

Мантиқи номуайян ва PSO чӣ гуна якҷоя кор мекунанд?

Фарқи асосии FSMC-PSO дар он аст, ки ду гурӯҳи муҳими параметрҳои SMC доимӣ гузошта намешаванд. Сохтори номуайян ба ду зерсистема ҷудо шудааст:

  • Зерсистемаи якум коэффисиентҳои сатҳи лағжиши \(\lambda_x\), \(\lambda_y\) ва \(\lambda_\psi\)-ро танзим мекунад.
  • Зерсистемаи дуюм коэффисиентҳои коммутатсионии \(k_x\), \(k_y\) ва \(k_\psi\)-ро танзим мекунад.

Вурудҳо сатҳи лағжиш \(s\) ва ҳосилаи он \(\dot{s}\) мебошанд. Функсияҳои узвияти вуруд аз ҷониби тарроҳ муайян шудаанд ва ҳангоми кор собит нигоҳ дошта шудаанд. Барои ҳар канал се сатҳи забонӣ — паст, миёна ва баланд — истифода шудааст.

Рафтори умумии базаи қоидаҳо равшан аст: вақте ки хато ва тағйири хато калон мешаванд, \(k\) ва \(\lambda\) зиёд карда шуда, ислоҳи қавитар ва тезтар татбиқ мешавад; ҳангоми кам шудани хато параметрҳо коҳиш дода шуда, кӯшиши назоратии нолозим ва chattering маҳдуд карда мешаванд.

|s||\(\dot{s}\)|Қоидаkλ
ПастПастR1ПастПаст
ПастМиёнаR2ПастПаст
ПастБаландR3МиёнаМиёна
МиёнаПастR4МиёнаМиёна
МиёнаМиёнаR5МиёнаМиёна
МиёнаБаландR6БаландБаланд
БаландПастR7БаландБаланд
БаландМиёнаR8БаландБаланд
БаландБаландR9БаландБаланд

Механизми хулосабарории номуайяни Mamdani истифода шудааст. Барои амали AND минимум, барои муттаҳидсозии баромадҳо максимум ва барои дефаззификатсия усули маркази вазн истифода шудааст.

PSO ба ҷойи иҷрои мустақими назорати онлайн, дар маҷмӯъ 18 параметри баромади номуайянро офлайн оптимизатсия мекунад. Функсияи ҳадафи оптимизатсия маҷмӯи интегралҳои хатои мутлақи бо вақт вазншудаи се ҳолати ҳаракат аст:

\[ O=ITAE_x+ITAE_y+ITAE_\psi \]

Муносибати асосии PSO, ки барои навсозии суръати зарра истифода мешавад:

\[ v_i(k+1)=\eta v_i(k) +c_1r_1(k)\left(pbest_i-x_i(k)\right) +c_2r_2(k)\left(gbest-x_i(k)\right) \]

аст. Дар ин ҷо \(\eta\) вазни инерсия; \(c_1\) коэффисиенти маърифатӣ, \(c_2\) коэффисиенти иҷтимоӣ; \(pbest\) беҳтарин ҳалли худи зарра ва \(gbest\) беҳтарин ҳалли бадастовардаи тӯдаро ифода мекунад.

Самаранокӣ чӣ гуна чен карда шудааст?

Чор усули назорат бо панҷ меъёри стандартии хато — IAE, ITAE, ISE, ITSE ва RMSE — арзёбӣ шудаанд. Дар ин меъёрҳо арзиши пасттар хатои пайгирии камтарро ифода мекунад.

ҲолатМеъёрSMCSMC-PSOSTA-PSOFSMC-PSO
XIAE0.44800.50800.41360.2842
XITAE0.17370.52100.17070.0699
XISE0.26320.30730.23330.1727
XITSE0.05410.07090.04440.0216
XRMSE0.11580.12490.10910.0942
YIAE5.32815.81186.80974.3236
YITAE2.42833.30244.55902.1873
YISE31.906536.451740.040922.8158
YITSE8.282210.687713.94624.6677
YRMSE1.27071.35721.42171.0772
ψIAE0.11620.08250.08310.0636
ψITAE0.05970.21200.04100.0461
ψISE0.01310.00830.00950.0069
ψITSE0.00340.00130.00170.0009
ψRMSE0.02580.02060.02200.0189

Яке аз ҷузъиёти муҳимтарини ҷадвал натиҷаи ITAE дар самти ψ мебошад. FSMC-PSO дар ин ҷо ба арзиши 0,0461 мерасад, дар ҳоле ки STA-PSO бо 0,0410 хатои пасттар медиҳад. Аз ин рӯ, натиҷаҳо ҳарчанд бартарии умумии қавии FSMC-PSO-ро дастгирӣ мекунанд, хулосаро, ки он дар ҳар як меъёри ҷудогона аз ҳамаи рақибон беҳтар аст, дастгирӣ намекунанд.

Verianla Live: Коҳиши хатои FSMC-PSO нисбат ба SMC-и классикӣ

Ҷадвали намоёни зерин беҳбудиҳои фоизии FSMC-PSO-ро нисбат ба SMC-и классикӣ, ки дар Ҷадвали 4-и манбаъ дода шудаанд, нишон медиҳад. Ҳамаи сутунҳои рақамӣ воҳиди яксон доранд: фоиз (%).

 

МеъёрБеҳбудии X (%)Беҳбудии Y (%)Беҳбудии ψ (%)Манбаъ
IAE36.5618.8745.27Таҳқиқоти манбаъ, Ҷадвали 4
ITAE59.759.9122.77Таҳқиқоти манбаъ, Ҷадвали 4
ISE34.3928.4747.33Таҳқиқоти манбаъ, Ҷадвали 4
ITSE60.0743.6473.53Таҳқиқоти манбаъ, Ҷадвали 4
RMSE18.6615.2126.74Таҳқиқоти манбаъ, Ҷадвали 4

Verianla Live: Намоиш дар браузер аз ҷадвали намоёни маълумоти илмии ҳамин мақола сохта мешавад. Худи ҷадвал ҳамчун source-of-truth-и илмӣ нигоҳ дошта мешавад.

Натиҷаҳои траектория ва режими гузариш чиро нишон медиҳанд?

Дар симулятсияҳо ҳамаи назоратгарон тавонистанд траекторияи истинодиро пайгирӣ кунанд; фарқ махсусан дар режими гузариш дар чанд сонияи аввал ва рафтори chattering дар минтақаи хатои хурд ба назар расид. FSMC-PSO махсусан дар ҳаракати паҳлӯӣ ва назорати yaw наздикшавии тезтар ва ҳамвортар нишон дод.

Дар муқоисаҳои траекторияи XY, ки дар манбаъ дода шудаанд, минтақаи пастӣ дар атрофи \(x\approx19\) m ва минтақаи қулла дар атрофи \(x\approx31-32\) m ба таври муфассал омӯхта шудаанд. FSMC-PSO ба каҷи истинодӣ наздиктар мондааст, SMC инҳирофҳои васеътар ва SMC-PSO ларзишҳои хурди басомади баланд нишон додааст.

Дар манбаъ барои FSMC-PSO гузариши зиёдатӣ дар траектория тақрибан 0,00227 m ва барои SMC-и классикӣ тақрибан 0,00267 m дода шудааст. Гарчанде ки ин фарқ аз ҷиҳати рақамӣ хурд аст, ҳангоми арзёбӣ бо ҳамвории сигнали назорат ва индексҳои хато яке аз далелҳое мебошад, ки таъсири сохтори мутобиқшавандаро дастгирӣ мекунад.

Параметрҳои мутобиқшавандаи назорат чӣ гуна рафтор карданд?

Дар FSMC-PSO, \(k_x\), \(k_y\), \(k_\psi\) ва \(\lambda_x\), \(\lambda_y\), \(\lambda_\psi\) дар тӯли вақт собит нигоҳ дошта нашуданд. Дар сонияҳои аввал барои пахш кардани хатогиҳои калони ибтидоӣ мутобиқшавии қавӣ мушоҳида шуд, сипас параметрҳо ба арзишҳои устувортар наздик шуданд.

Тибқи графикҳои манбаъ, \(k_x\) то тақрибан 60 ва \(k_y\) то тақрибан 150 қиматҳои қуллаи гузаришӣ тавлид кардаанд ва бо кам шудани хато ба таври назаррас коҳиш ёфтаанд. \(k_\psi\) дар атрофи 10 устувор шудааст. Пас аз давраи ибтидоии тақрибан 2-3 сония барои \(\lambda_x\approx2,5\), \(\lambda_y\approx1,2\) ва \(\lambda_\psi\approx4\) рафтори устувор гузориш шудааст.

Ин рафтор мантиқи асосии тарҳрезии FSMC-PSO-ро нишон медиҳад: вақте хато калон аст, назорат хашинтар ва вақте хато кам мешавад, мулоимтар мегардад.

Дар зери халалҳои тасодуфӣ чӣ рӯй дод?

Дар арзёбии устуворӣ шаш сатҳи гуногуни халали тасодуфӣ истифода шудааст. Дар манбаъ махсусан сатҳи \(d_4=60\cdot randn(1,1)\) ҳамчун мисоли намояндагӣ муфассал нишон дода шудааст. Дар ин сатҳ гузориш шудааст, ки SMC-и классикӣ аз траектория ба таври намоён дур шуданро оғоз кардааст, SMC-PSO инҳирофҳои миёна нишон додааст, STA-PSO ҳамвортар, вале нисбат ба FSMC-PSO инҳирофи бештар ба вуҷуд овардааст ва FSMC-PSO ба траекторияи истинодӣ наздиктарин мондааст.

Аммо халали истифодашуда садои тасодуфии математикӣ аст. Он сохтори фазоӣ ва замонии ҷараёнҳои воқеии баҳр, хусусиятҳои сенсорҳо ё маҳдудиятҳои актуаторҳои дастгоҳи воқеиро пурра ифода намекунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

  • Дар модели рақамии 3-DOF AUV-и омӯхташуда FSMC-PSO дар қисми зиёди меъёрҳои корӣ нисбат ба SMC-и классикӣ, SMC-PSO ва STA-PSO хатои пайгирии камтар тавлид кардааст.
  • Мутобиқсозии онлайнии номуайяни коэффисиентҳо тавонистааст chattering-ро нисбат ба коэффисиентҳои собит ё танҳо офлайн оптимизатсияшудаи SMC коҳиш диҳад.
  • Оптимизатсияи офлайнии функсияҳои узвияти баромади номуайян аз ҷониби PSO зарурати иҷрои оптимизатсияи пурраи PSO-ро дар марҳилаи онлайн аз байн бурдааст.
  • FSMC-PSO дар сенарияҳои садои тасодуфии истифодашудаи манбаъ дар маҷмӯъ пайгирии беҳтари траектория ва сигналҳои ҳамвортари назоратро нишон додааст.
  • Таҳлили Lyapunov дар доираи фарзияҳои зикршудаи маҳдудият ва коэффисиентҳои мусбат чаҳорчӯбаи устувории сохтори назоратро дастгирӣ мекунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ ё исбот намекунад

  • Бартарии таҷрибавии FSMC-PSO дар AUV-и воқеӣ нишон дода нашудааст.
  • Нигоҳ доштани ҳамин самаранокӣ дар манёврҳои пурраи 6-DOF-и зериобӣ исбот нашудааст.
  • Муваффақияти саҳроӣ дар шароити ҷараёнҳои воқеии уқёнус, таъхирҳои алоқа, сершавии актуатор ва хатогиҳои воқеии сенсорҳо нишон дода нашудааст.
  • FSMC-PSO дар ҳар як меъёри самаранокӣ аз ҳамаи назоратгарони муқоисашуда беҳтар нест; дар меъёри ψ-ITAE STA-PSO арзиши пасттар тавлид кардааст.
  • Натиҷаҳои симулятсия бевосита исбот намекунанд, ки умри актуатор дар системаи воқеии физикӣ дароз мешавад.
  • Натиҷаҳо ба муҳити муайяни баҳрӣ ё платформаи AUV дар Туркия бевосита интиқол дода нашудаанд.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Муҳити симулятсия

ПараметрАрзиши истифодашуда дар манбаъ
НармафзорMATLAB/Simulink R2023b
ПротсессорIntel Core i7-10700KF, 3,80 GHz
Хотира32 GB RAM
Системаи амалиётӣ64-bit Windows 11
ҲалкунандаRunge-Kutta бо қадами собит (ode4)
Қадами вақт0,001 s
Давомнокии арзёбии самаранокӣ40 s

Параметрҳои модели AUV

ПараметрАрзиш
Масса, m185 kg
Моменти инерсияи yaw, Iz50 kg·m²
\(\dot{X}_u\)−30 kg
\(\dot{Y}_\nu\)−80 kg
\(\dot{N}_r\)−30 kg·m²
\(X_u\)−70 kg/s
\(Y_\nu\)−100 kg/s
\(N_r\)−50 kg·m²/s
\(X_{|u|u}\)−100 kg/m
\(Y_{|\nu|\nu}\)−200 kg/m
\(N_{|r|r}\)−100 kg·m²

Танзимоти PSO

ПараметрАрзиш
Андозаи тӯда50 зарра
Итератсияи ҳадди аксар100
Вазни инерсия, w0,72
Коэффисиенти маърифатӣ, c11,5
Коэффисиенти иҷтимоӣ, c21,5
Параметри баромади оптимизатсияшуда барои FSMC-PSO18

Дар оптимизатсияи FSMC-PSO арзиши хароҷот аз сатҳи тақрибан 51 дар 10 итератсияи аввал то тақрибан 36 паст шуда, баъдан асосан устувор мондааст. Хароҷоти оптимизатсияи STA-PSO аз тақрибан 15 то зери 2 зудтар паст шудааст, дар ҳоле ки SMC-PSO аз тақрибан 13 то атрофи 3,5 сусттар наздик шудааст. Аз ин рӯ, пасттарин будани хароҷоти оптимизатсияи PSO ва ба даст овардани беҳтарин натиҷаҳо дар метрикаҳои ниҳоии пайгирии траектория як чиз нестанд.

Шароити ибтидоӣ ва истинодӣ

Мавқеъ ва самтгирии ибтидоӣ:

\[ \zeta_0=[1,\;9,\;0.5]^T \]

Суръати ибтидоӣ:

\[ v_0=[1,\;1,\;0.1]^T \]

Траекторияи дилхоҳ:

\[ \zeta_d=[2t,\;3\sin(0.5t),\;0.3]^T \]

Ҳосилаҳои якум ва дуюм:

\[ \dot{\zeta}_d=[2,\;1.5\cos(0.5t),\;0]^T \]

\[ \ddot{\zeta}_d=[0,\;-0.75\sin(0.5t),\;0]^T \]

Бозёфтҳои асосии миқдорӣ

  • FSMC-PSO дар самти X ITAE-ро нисбат ба SMC-и классикӣ %59,75 ва ITSE-ро %60,07 кам кардааст.
  • Дар самти Y коҳиши ISE нисбат ба SMC-и классикӣ %28,47 ва коҳиши ITSE %43,64 мебошад.
  • Дар самти ψ коҳиши ITSE нисбат ба SMC-и классикӣ %73,53 мебошад ва яке аз бузургтарин беҳбудиҳои ин муқоиса дар ҷадвал аст.
  • Беҳбудии X-ITAE-и FSMC-PSO нисбат ба SMC-PSO %86,58 мебошад.
  • Натиҷаи ψ-ITAE-и FSMC-PSO нисбат ба STA-PSO беҳтар нест; Ҷадвали 4 ин фарқро ҳамчун −%12,4 медиҳад.
  • Коэффисиентҳои X ва Y дар оғоз то сатҳҳои тақрибан 60 ва 150 баланд шуда, бо кам шудани хато ба арзишҳои устувори пасттар фаромадаанд.
  • Коэффисиенти yaw \(k_\psi\) дар атрофи 10 устувор шудааст.
  • \(\lambda_x\), \(\lambda_y\) ва \(\lambda_\psi\) пас аз гузариши тақрибан 2-3 сония мутаносибан дар атрофи 2,5; 1,2 ва 4 мувозинат гирифтаанд.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот

Муҳимтарин маҳдудияти тафсири илмӣ он аст, ки тамоми тасдиқи самаранокӣ ба симулятсияи рақамӣ асос ёфтааст. Модели истифодашуда бо ҳаракат дар ҳамвории уфуқӣ маҳдуд аст ва динамикаи пурраи 6-DOF-ро дар бар намегирад. Сигналҳои халали тасодуфӣ ҳамаи хусусиятҳои спектралӣ ва фазоии ҷараёнҳои воқеии уқёнусро ифода намекунанд. Сершавии актуатор, хусусияти воқеии садои сенсор, таъхирҳои алоқа ва баъзе таъсирҳои гидродинамикии моделнашуда бевосита ба симулятсия дохил карда нашудаанд.

Илова бар ин, сохтори номуайян ва марҳилаи PSO-и FSMC-PSO нисбат ба SMC-и классикӣ мураккабии бештари тарҳрезӣ ва ҳисоббарориро ба вуҷуд меорад. Ҳарчанд истифодаи офлайнии PSO бори онлайнро кам мекунад, дар системаи воқеии физикии вақти ҳақиқӣ хароҷоти даври назорат, талаботи протсессор ва эътимоднокии вақтбандӣ бояд алоҳида чен карда шаванд.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Hybrid Fuzzy-SMC Controller with PSO for Autonomous Underwater Vehicle

Муаллифон: Mohammed Yousri Silaa; Ilyas Rougab; Oscar Barambones; Aissa Bencherif.

Муаллифони масъул: Mohammed Yousri Silaa ва Oscar Barambones.

Муассисаҳо: Telecommunications Signals and Systems Laboratory (TSS), Amar Telidji University of Laghouat, Алҷазоир; Engineering School of Vitoria, University of the Basque Country UPV/EHU, Испания; Laboratory for Analysis and Control of Energy Systems and Electrical Networks, Department of Electronic, University of Amar Telidji, Алҷазоир.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотии аз баррасии ҳамтоён гузашта.

Маҷалла: Actuators.

Ношир: MDPI.

Нашр: 2026, Ҷилди 15, Мақолаи 90.

Санаи нашр: 2 феврали 2026.

DOI: 10.3390/act15020090.

Пайванди расмӣ:https://doi.org/10.3390/act15020090

Литсензия: Creative Commons Attribution (CC BY).

Маблағгузорӣ: Дар таҳқиқот дастгирии лоиҳаи Basque Government NEWHEGAZ (ELKARTEK KK-2025/00074), лоиҳаи UPV/EHU GIU23/002 ва MobilityLab Foundation (CONV23/14) гузориш шудааст.

Дастрасии маълумот: Муаллифон изҳор кардаанд, ки маълумот дар дохили мақола мавҷуд аст ва саволҳои иловагиро метавон ба муаллифони масъул ирсол кард.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор кардаанд, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия M.Y.S. ва I.R.; методология M.Y.S.; нармафзор M.Y.S.; тасдиқ M.Y.S., I.R. ва O.B.; таҳлили расмӣ M.Y.S., I.R. ва O.B.; таҳқиқот M.Y.S., A.B. ва O.B.; захираҳо O.B.; танзими маълумот M.Y.S., I.R. ва O.B.; лоиҳаи аслӣ M.Y.S.; баррасӣ ва таҳрир M.Y.S., A.B. ва O.B.; визуализатсия M.Y.S., O.B. ва A.B.; роҳбарӣ O.B.; идоракунии лоиҳа M.Y.S.; бадастоварии маблағ O.B. гузориш шудааст.

Ёддошт дар бораи номувофиқии дохилии манбаъ

Хулосаи манбаъ коҳиши то %86,58-и арзиши ITAE-и FSMC-PSO-ро ба муқоиса бо SMC-и классикӣ нисбат медиҳад. Аммо дар Ҷадвали 4-и манбаъ арзиши %86,58 беҳбудии FSMC-PSO нисбат ба SMC-PSO барои меҳвари X мебошад. Дар ҳамон ҷадвал беҳбудии X-ITAE-и FSMC-PSO нисбат ба SMC-и классикӣ %59,75 аст. Аз ин рӯ, дар ин матни Verianla муқоисаҳо дар асоси мувофиқати ошкори рақамии Ҷадвали 4 оварда шудаанд ва ифодаи фарқкунандаи хулосаи манбаъ хомӯшона ислоҳ нашудааст.

Ҳамчунин матни манбаъ мегӯяд, ки FSMC-PSO дар ҳамаи индексҳои хато ва ҳолатҳои X, Y, ψ ба арзишҳои пасттарин расидааст. Аммо дар Ҷадвали 4 барои ψ-ITAE STA-PSO 0,0410 ва FSMC-PSO 0,0461 арзиш доранд. Ҷадвали беҳбудии худи манбаъ низ нишон медиҳад, ки FSMC-PSO дар ин меъёр нисбат ба STA-PSO арзиши −%12,4 дорад.

Аз ҷиҳати библиографӣ ҳамчунин, гарчанде ки дар матни манбаъ таҳқиқоти рақами [12] ҳамчун кори назорати мутобиқшавандаи ғайрихаттии режими лағжиши дараҷаи баланд барои AUVҳо тавсиф шудааст, сабти рақами 12 дар рӯйхати адабиёт таҳқиқот дар бораи унсурҳои шинохти microRNA мебошад. Ин номувофиқии истиноди дохилии манбаъ дар ин матни Verianla ислоҳ ё бо манбаи дигар иваз нашудааст.

Мазмуни илмӣ танҳо ба усул, муодилаҳо, ҷадвалҳо, графикҳо, натиҷаҳо ва маҳдудиятҳои таҳқиқоти баррасишуда асос ёфтааст. Ба ғайр аз ҳувияти библиографӣ ва вазъи нашри маҷалла, аз манбаъҳои беруна бозёфти нави таҷрибавӣ ё натиҷаи нави илмӣ ба матни асосӣ илова нашудааст.

Маҳдудияти асосии тафсир: Ин таҳқиқот кори симулятсияи рақамӣ аст. Дар ин таҳқиқот таҷрибавӣ нишон дода нашудааст, ки FSMC-PSO дар AUV-и воқеӣ, дар шароити воқеии баҳрӣ ё дар ҳаракати пурраи 6-DOF ҳамин самаранокиро таъмин мекунад.


Мубодила:

Шарҳҳо пас аз баррасӣ нашр мешаванд.Шарҳи шумо ба раванди тасдиқ фиристода шуда, пас аз пазируфта шудан намоён мегардад.

Шарҳ гузоред

Нишонии почтаи электронии шумо нашр намешавад. Майдонҳои ҳатмӣ бо * нишон дода шудаанд

Иҷозат додан ба кукиҳо таҷрибаи шуморо дар ин сомона беҳтар мекунад. Сиёсати кукиҳо