Document

Design of intelligent power scheduling and decision-making algorithm for USVs under energy constraint.

Other titles
تصميم خوارزمية لجدولة القدرة وإتخاذ القرار في المركبات السطحية غير المأهولة بوجود قيود للطاقة
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2021
Language
English
English abstract
Marine environmental surveys using unmanned surface vessels (USVs) can be a challenging task, especially if the surveyed area takes several weeks to cover. There is also the constant risk of depleting the battery before the mission is completed, which is associated with the challenge of vehicle power management. Thrusters in unmanned vehicles are the main power drainers. Waves, currents, and wind unpredictable behavior have a great influence on the motion of the vehicle and, hence, affect whether the vehicle is to be able to fulfill its mission in the allocated time. The primary objective of the present research is to design an algorithm that optimize USV's power consumption by predicting the amount of power devoted to the thruster as a function of time. Thruster power predictions were performed by a genetic algorithm that uses battery, speed, solar power, and wave height as well as wave period information to forecast power supply and demand. Simulation results showed that the proposed algorithm outperforms a human pilot in reducing thruster power utilization per unit distance by 17%. Despite stochasticity in the search process of the genetic algorithm, the produced results were semi-consistent and satisfy mission objectives as well as constraints. With limited battery resources, the algorithm was able to produce a plan that never dropped battery level to zero and maintained energy above 80Wh, about 51% more energy than a human pilot in a real mission.
Arabic abstract
يمكن أن يكون التقييم البيئي البحري باستخدام المركبات السطحية غير المأهولة (USVs) تحديا إذا استغرق تغطية منطقة المسح عدة أسابيع، حيث يتواجد خطر نفاذ البطارية قبل انتهاء المهمة بسبب تحدي إدارة موارد الطاقة على متن المركبة. تعتبر محركات الدفع غير المأهولة هي المستهلك الرئيس للطاقة،كما وتعتبر العوامل البيئية كالأمواج، التيارات، والرياح ذات تأثير كبير على حركة المركبة، وبالتالي تؤثر فيما إذا كانت المركبة قادرة عىل إكمال المهمة في الوقت المحدد. الهدف الرئيس من هذا البحث هو تصميم خوارزمية تزيد من قدرة المركبات البحرية السطحية غير المأهولة على البقاء ومواصلة المهمة و الحفاظ عىل الطاقة، وذلك المستوى الأدنى من خلال تحسين مقدار الطاقة التي يجب أن تستهلكها محركات الدفع، وقد أجريت تنبؤات إمداد واستهلاك الطاقة من خلال الخوارزمية الجينية بالإضافة إلى التنبؤات بسرعة المركبة على أساس الأحوال الجوية.
Category
Theses and Dissertations

Same Subject

Journal articles
5
0
Dounis, Anastasios.
MDPI AG.
2019-08-05
Theses and Dissertations
4
0
Al-Yaqoubi, Hamed Said Rashid.
Sultan Qaboos University
2024
Theses and Dissertations
0
0
Senan, Fahad M.
Sultan Qaboos University.
2023
Theses and Dissertations
0
0
Al-Shukailiyah, Mana Said Mohammed.
Sultan Qaboos University.
2021
Theses and Dissertations
0
0
Al-Ghannami, Hilal Ali Salim.
Sultan Qaboos University.
2020