Obtención de un modelo de la operación de un buque en condiciones normales, con viento y/o oleaje, y diseño de un controlador óptimo para el mantenimiento del rumbo.

El projecte inclou el desenvolupament matemàtic d’un model de la dinàmica d’embarcacions, el propulsor, la màquina del timó i les pertorbacions externes degudes a vent i onades durant la navegació. Per a la validació del model, aquest s’implementa en Simulink i es realitzen simulacions en diferents condicions d’operació. S’estableixen unes especificacions de comportament del sistema desitjades i es dissenyen i presenten tres mètodes de control diferents: control PID (Proporcional, Integral, Derivatiu), control modal basat en l’assignació de pols i control òptim LQR (Linear Quadratic Regulator). Es realitzen proves de control sobre el model Simulink del vaixell amb diferents escenaris de pertorbacions i s’extreuen conclusions sobre el comportament dels controladors dissenyats.

El proyecto incluye el desarrollo matemático de un modelo de la dinámica de embarcaciones, el propulsor, la máquina del timón y las perturbaciones externas debidas al viento y a las olas durante la navegación. Para la validación del modelo, este se implementa en Simulink y se realizan simulaciones en diferentes condiciones de operación. Se establecen unas especificaciones de comportamiento del sistema deseadas y se diseñan y presentan tres métodos de control diferentes: control PID (Proporcional, Integral, Derivativo), control modal basado en la asignación de polos y control óptimo LQR (Linear Quadratic Regulator). Se realizan pruebas de control sobre el modelo Simulink del barco con diferentes escenarios de perturbaciones y se extraen conclusiones sobre el comportamiento de los controladores diseñados.

This final project covers the mathematical development of the ship’s dynamics, the engine, the rudder and the external disturbances due to wind and waves during the navigation in various sea states. To validate the model, it is implemented in Simulink and some simulations in changing conditions are performed. The desired system behavior specifications are established and three different control methods are designed: a PID (Proportional, Integral, Derivative) controller, a modal controller based in pole assignment and an optimal LQR (Linear Quadratic Regulator) controller. Tests and evaluations of each controller are performed using the ship’s Simulink model under different disturbances scenarios, extracting conclusions of their behavior.