Implementation of a quaternion-based PD controller in ROS2 for a generic underwater vehicle with six degrees of freedom

• Main Authors: Rowe, Erik, Hustad, Simen, Juliebø, Petter Øvereng, Almenningen, Elias Olsen
• Other Authors: Sætre, Christian Fredrik
• Format: Bachelor Thesis
• Language: English
• Published: NTNU 2022
• Subjects: Beluga; Beluga*
• Online Access: https://hdl.handle.net/11250/3002446

Denne bachelor rapporten omhandler implimentasjonen av en ulineær PD regulator for et generelt undervannsfartøy med 6 frihetsgrader i ROS2. Rapporten vil dekke metodene og løsningen brukt for å utvikle en fungerende regulator node i ROS2. En forsksningsgruppe ved Intitutt for teknisk kybernetikk, ved NTNU, har hatt et ønske om å få utviklet et fleksibelt system i ROS2 for å tilrettelegge for sensorbruk og data innsamling, og på lengre sikt tilrettelegge for autonom multi agent kontroll. Vår oppgave har derfor vært å utvikle et kontrollsystem som kan gjennomføre slike oppgaver. I den teoretiske delen forklares nyttig kunnskap om undervannsfartøy, samt ROS2 funksjonaliteter. Det er også en beskrivelse av de ulike undervannsfartøyene brukt for testing, samt spesielle hensyn tatt for hver av dem. Det har blitt implimentert en dynamisk posisjons kontroller i et ROS2 miljø. Rapporten beskriver hvordan gruppen utvidet kontrolleren til å inkludere spesifikke funksjoner, samtidig som fleksibiliteten til det generelle oppsettet ble ivaretatt. Kontrolleren er utviklet med den hensikt at den skal kunne bli brukt på alle slags undervannsfartøy. Det vil si at den skal kunne fungere på både ROV'er og AUV'er, og både med og uten tilbakekoblet regulering. For å finne regulator parametere for det virkelige systemet har det også blitt utviklet en simulator. Rapporten inneholder derfor en simulator analyse, med tilhørende matematiske prinsipper som legger grunnlaget for slik simulering. For å sikre at kontrolleren er generell, har det blitt utført tester på forskjellige BlueROV2 Heavy fartøy, samt på Beluga Mk.2, et undervannsfartøy utviklet av student organisasjonen Vortex NTNU. Disse testene viser at kontrollsystemet fungerer utmerket i kontrollerte omgivelser, og spesielt når det gjelder styring med joystick. Flere resultater er fremhevet i rapporten, inkludert en sammenligning mellom virkelig og simulert system. This thesis describes the implementation of a non-linear PD controller for a generic underwater vehicle with six ...