Este trabalho apresenta uma pesquisa realizada com o desenvolvimento de um piloto automático para submarinos, que inclui modelagem, projeto, análise e construção de um protótipo. São estabelecidas duas missões para o controlador: manutenção de uma determinada profundidade (cota periscópica) e manobra de mudança de cota. Para simulação do movimento do veículo é utilizado um modelo não linear, cujos coeficientes são calculados com base no Método do Navio Equivalente. São utilizadas técnicas de controle ótimo para o projeto do controlador e o filtro de Kalman (com uso da técnica de compensação do modelo dinâmico) para estimar o estado do sistema. Usa-se também um filtro simplificado para estimação do estado em tempo real. O protótipo consiste de um microcomputador dotado de interfaces de entrada e saída para sinais analógicos. Os testes realizados através da simulação de manobras do submarino mostraram que o piloto automático apresenta um bom desempenho, mesmo em condições ambientais severas. Outros testes mostraram a validade do modelo não linear utilizado e a viabilidade técnica do protótipo.

This work presents the modelling, analysis, preliminary design and build-up of a prototype of a submarine autopilot. The autopilot is design to perform two different missions: depth-keeping near the sea surface and depth changing control. The vehicle dynamics is simulated by a non-linear model, whose coefficients are evaluated by the Equivalent Ship Method. A solution of the control problem is obtained using optimal control techniques. The system state is estimated using the Kalman filter associated with the dynamic model compensation technique. A simplified filter was also used for real time state estimation. The prototype consists of a microcomputer with analog-digital interfaces for input-output signals. A digital simulation of submarine maneuvers was done and the results indicate a good performance for the autopilot, even for severe environment conditions. Other tests showed the accuracy of the non-linear model and the technical feasibility of the prototype.