CONTROL OF MULTIPLE NONHOLONOMIC UNMANNED AERIAL VEHICLES IN A BIOLOGICALLY INSPIRED ADAPTIVE NETWORK. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Thompson_Oladipo_--_MS_Thesis_Report,_2015.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

فى هذة الأطروحة لوغاريتمات تصفحية لغواصات عابرة معتمدة على المسار لديها القدرة على الهروب من مطاردة المفترس والأستمرار للوصول للهدف. اللوغاريتمات التصفحية المفترحة تستخدم لتحديد مسارات مخططة بحيث يتم تصميم وتحديد المسار بتحكم الخطوة الرجعى الغير خطى. اللوغاريتمات التصفحية مصممة لتحول مسار التخطيط بناء على ظروف البيئة المتقلبة. نحن ندمج مجموعة من الغواصات المعتمدة على المسار فى شبكة تأقلم مستوحاة من علاقة سرب أسماك وسمكة القرش المفترسة. لوغاريتم التصفح يتكامل مع مجموعة من الغواصات المعتمدة على المسار بحيث ان الغواصات تتسم بالسلوك الأحيائى فى وقت المهمة. هذا الأسلوب يحاكى تقريبا مجال القتال فى الهواء. لوضع المشكلة فى سياقها نحن نهدف لأستخدام علم الأحياء المستوحى مع التحم المصمم للوصول للهدف وهروب فعال من المفترس. هذا معادل للحصول على غواصات عابرة فى نفس المهمة من مهاجمة هدف ما والهروب من هدف اخر. تهدف الغواصات للمراوغة والهروب من المفترس بينما تنسق حركاتها وسلوكها فى فكر متعاون ومتماسك. تحليل النظام الديناميكى يوضح ان اسلوب تحم المسار يضمن الأستقرار لمسارات التصح المرغوبة. النتائج نفذت لتوضح أداء الأسلوب فى شكل هجوم وهروب طبيعى.

English Abstract

In this thesis, navigation algorithms for a fleet of nonholonomic UAVs capable of evading a chasing predator and also pursuing a desired target are proposed. The proposed navigation algorithms are used to define path planning trajectories which are tracked by a designed nonlinear backstepping controller. The navigation algorithms are designed to switch path planning strategies based on the prevailing precarious environmental conditions. We implement the group of nonholonomic UAVs in an adaptive network, specifically inspired by the relationship between a school of fish and a predator. The navigation algorithms are thus integrated with a group of nonholonomic UAV models such that the UAVs exhibit the biological behaviors when on a mission. This approach approximately simulates an air combat field. To put this in context, in this thesis, we aim to use a biologically inspired algorithm along with a designed controller to achieve both target pursuance and effective evasion from a predator. This is equivalent to having a fleet of UAVs on the same mission of attacking a target, while also aware of a predator on pursuit. The UAVs aim to maneuver and evade the predator while also coordinating their movement and behaviors in a cooperative and coherent manner. Analyses of the system dynamics show that the proposed nonlinear tracking control approach guarantee asymptotic stability for the desired navigation paths. Simulations are also carried out to show the performance of the approach in both normal and attack evasion mode.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Systems Engineering
Department:	College of Computing and Mathematics > lndustrial and Systems Engineering
Committee Advisor:	El Ferik, Sami
Committee Members:	Ibrir, Salim and Elshafei, Moustafa and Baroudi, Uthman and Al-Sunni, Fouad
Depositing User:	OLADIPO RA THOMPSON (g201304890)
Date Deposited:	05 May 2015 12:29
Last Modified:	01 Nov 2019 15:45
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139517