Model validation and berthing of an autonomous ferry

Det blir stadig mer forskning på ubemannede overflatefartøy, med et økt fokus på dokking-operasjoner. Denne avhandlingen ønsker å bidra til denne forskningen ved å presentere en ny metode for dokking. milliAmpere-ferjen er en autonom ferje som skal operere i området rundt Ravnkloa i Trondheim, og vil brukes både i simuleringer og eksperimentelle forsøk. De to første oppgavene består av å validere matematiske modeller og implementere to bølgemodeller i milliAmpere-simulatoren. Den tredje oppgaven vil være å forbedre dok\-king-meto\-den først utviklet i prosjektoppgaven. Bølgemodellene ble testet gjennom tre stasj\-onær\-test\-er som anvendte dynamisk posisjonerings-systemet. I valideringsoppgaven ble eksp\-er\-imen\-tell ref\-er\-anse\-data gjentatt i simulatoren ved å deaktivere gaidingsssystemet gjennom 35 simuleringer. Hver simulering hadde ulike verdier for utvalgte parametere. Dokking-metoden gjennomgikk eksperimentelle tester i Havnebassenget i Trondheim. En forutsetning for avhandlingen er at dynamisk posisjonerings-systemet ombord på milliAmpere-ferjen har en tilfredsstillende oppførsel i lukket sløyfe. Dette systemet vil dermed ikke bli tunet eller endret på noe vis, verken gjennom valideringsoppgaven, dokking-oppgaven eller for å bedre oppførselen når milliAmpere-ferjen er påvirket av bølgekrefter og -momenter. Modellen for de førsteordens bølgekreftene og -momentene var enkel, men effektiv for simulering av milliAmpere-ferjen. Stasjonærtestene understreket at regulatoren i dynamisk posisjonerings-systemet bør tunes, for å bedre motvirke disse kreftene og momentene. Valideringsoppgaven konkluderte at modellen for azimuth-vinkelen, forsterkningene i motorhastighetsmodellen, referansemodellen, dempematrisen og kraftfordelingsalgoritmen bør fokuseres på i senere valideringsarbeider. De eksperimentelle testene viste at dokking-metoden er fleksibel og skalerbar. Likevel må regulering i både sway og heading opprettholdes gjennom Quay-fasen. I tillegg vil bumpless transfer- eller gain-scheduling-teknikker være nødvendig for å bedre transientene ved faseoverganger