Characterization, Modeling, and Simulation of an ROV Thruster using a Six Degree-of-Freedom Load Cell

Boehm, Jordan; Berkenpas, Eric; Henning, Bradley S.; Rodriguez, Michelle; Shepard, Charles M.; Turchik, Alan

doi:10.1109/oceans.2018.8604897

Cited by 7 publications

(4 citation statements)

References 16 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Thruster control system is situated in the most inner control loop (low level part) [5], and its main purpose is to fullfil the high level control commands from dynamic positioning (DP) system or Joystick [6]. The associated underwater vehicle control system is heavily dependent on the performance and response of this actuator [7], for this reason their characteristics must be modelled accurately [8], [9]. Obtaining the mathematical model of a thruster is more complex because it depends on the model of motor, the propeller and other unknown factors like ambient water speed [10], [11].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A marine thruster’s model identification based on experimental-simulation approach

Laidani

Bouhamida

Bellahcene

2022

IJEECS

View full text Add to dashboard Cite

In recent years, underwater vehicles play a very important role in the marine field, and tasks cannot be accomplished quickly and accurately without the use of such devices. Despite the progress achieved, these vehicles still have prob- lems with their controls in order to have a very good dynamic positioning or a path tracking accurately, and these problems have a direct link to their thrusters, either by negligence or by ignorance of its mathematical model. Several works were carried out to have an accurate model of them, but its behavior is still diffi- cult to be described and it strongly influences the behavior of a vehicle in which it is integrated. In this work we try to deal this problem in the aim to iden- tify a marine thruster designed by us using a low-cost test bench and a hybrid identification approach, which combines the both experimental and simulation parts. The thruster will be integrated on a remotely operated vehicle under devel- opment by AVCIS-Lab to make simulation using UUV (unmanned underwater vehicle) Simulator and ROS (Robot Operating System) toolbox under Matlab. The outcomes will be presented at the end of this paper.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A marine thruster’s model identification based on experimental-simulation approach

Laidani

Bouhamida

Bellahcene

2022

IJEECS

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Song conducted Bollard-pull experiments to find the relationship between axial thrust and input while considering the effect of thrust-thrust and thrust-hull interactions [10]. Boem used a system identification process to derive an accurate dynamic model for commercially available fixed-pitch variable speed thrusters [11]. Odetti devel-oped a novel thruster based on a pump-jet [12] and applied it to ASV (Autonomous Surface Vehicle) in shallow water [13].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Empirical Modeling of 2-Degree-of-Freedom Azimuth Underwater Thruster Using a Signal Compression Method

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

This paper presents an empirical modeling of a 2-Degree-of-Freedom (DoF) azimuth thruster using the signal compression method. The thruster has a gimbal mechanism with two servo motors and generates thrust in arbitrary directions. This mechanism can reduce the number of thrusters in an underwater robot and contribute to compact design. When an underwater robot is controlled with azimuth thrusters, the influence from the rotational motion of the thruster has to be considered, and a dynamic model of the azimuth thruster is needed. It is difficult to derive an analytical model because the system model depends on complicated fluid dynamics. In this study, empirical models of force and moment for rotational motion were derived for practical use through frequency analysis. A signal compression method can effectively extract the system model in the frequency domain from just the mechanically constrained frequency response. Experiments were carried out using a force/torque sensor that was connected to a cantilever in a water tank. The system model was analyzed with Bode plots, and the model coefficients were derived through curve fitting. The derived model was verified by a validation experiment.

show abstract

“…İnsansız su altı araçları her geçen gün daha çok kullanılmakta ve önemi artmaktadır. İnsansız su altı araçları; Denizcilik faaliyetleri, arama kurtarma operasyonları, su altı incelemesi ve gözlemlenmesi, askeri operasyonlar ve faaliyetler, su altı bakım, onarım, kurulum, batıkların incelenmesi gibi pek çok kritik alanda sıklıkla kullanılmaya başlanmıştır (Boehm et al, 2018;Budiyono, 2009;Tangorra et al, 2007). İnsansız su altı araçları literatürde bir operator tarafından uzaktan kontrol edilebilen (ROV, Remotely operated vehicle,) ve herhangi bir operator müdehalesine gerek kalmadan otonom bir biçimde faliyet gösterebilen (AUV, autonomous underwater vehicle,) su altı araçları olarak iki farklı biçimde sınıflandırılmıştır.…”

Section: Introductionunclassified

İnsansız Su Altı Araçlarında Kullanılan İtici Motorların İtki Kuvveti Hesaplanmasında Uygulanan Analiz Yöntemlerinin Karşılaştırılması

Gülgün¹,

YALÇINKAYA²,

ERDOĞDU³

et al. 2021

European Journal of Science and Technology

View full text Add to dashboard Cite

ÖzSu altı araçları pek çok uygulama alanında aktif bir şekilde kullanılmaktadır. Uzaktan kontrol edilebilen insansız su altı araçlarının yanı sıra otonom bir şekilde çalışma kapasitesine sahip araçlarda bulunmaktadır. İnsansız su altı araçları; arama -kurtarma, su altı keşif ve gözlem, askeri amaçlı uygulamalar gibi alanlarda görev almaktadır. Su altı araçlarında bulunan başlıca kısımlar ise iskelet gövde, itici motorlar, sızdırmalığı sağlanmış bölme, batarya veya güç kaynağıdır. İtici motorlar aracın hareket kabiliyetini doğrudan etkileyerek önemli parametrelere yön verir. İtici motor dizilimleri sonucu serbestlik derecesi değişebilirken, itki kuvveti, aracın ulaşabileceği maksimum hız gibi parametrelerde de belirleyici rol oynar. Bu çalışmada; su altı araçlarında kullanılan itici motorların bilgisayar destekli analiz programında itki kuvveti hesabında kullanılabilecek iki yöntem üzerinde durulmuştur. İki durum birbirinden bağımsız bir biçimde analiz edilmiş, oluşan itki kuvveti değerleri hesaplatılmıştır. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri sonucu oluşan iki durumdaki itki kuvveti değerleri birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Her iki yöntem sonucunun da %1'den az bir fark ile neredeyse aynı sonuçları verdiği görülmüştür. Çalışma sırasında kullanılan itici motorların pervane ve nozzle kısımları özgün tasarım olup 3D yazıcıdan üretilmiştir. Üretimi tamamlanan iticiler, çalışmalarda kullanılması için tasarlanan su altı aracına entegre edilmiştir. Yapılan çalışma sonucu itici motorlada oluşan itki kuvvetinin hesabında iki yönteminde kullanılabileceği, hangi yöntem kullanılmış olursa olsun bulunan değerin diğer yöntem ile hesaplanacak olan değere çok yakın veya aynı olacağına ulaşılmıştır.

show abstract

Characterization, Modeling, and Simulation of an ROV Thruster using a Six Degree-of-Freedom Load Cell

Cited by 7 publications

References 16 publications

A marine thruster’s model identification based on experimental-simulation approach

A marine thruster’s model identification based on experimental-simulation approach

Empirical Modeling of 2-Degree-of-Freedom Azimuth Underwater Thruster Using a Signal Compression Method

İnsansız Su Altı Araçlarında Kullanılan İtici Motorların İtki Kuvveti Hesaplanmasında Uygulanan Analiz Yöntemlerinin Karşılaştırılması

Contact Info

Product

Resources

About