Executive Secretary
21st International Symposium on Electrical Engineering
SIE 2025
Abstract
Technological innovation within the maritime industry is resulting in rapid developments that will see the commercial use of autonomous ships, whether they are controlled remotely or are fully autonomous. In the French Maritime Academy (ENSM), in the second year of the engineering cycle, students learn through projects in order to apply concepts covered in lessons, acquire new skills by tackling problems and learn how to work in a group and build cohesion. The aim of one of the student projects is to build an autonomous ship. Ardupilot is an opensource project. It includes dedicated electronics (Pixhawk), on-board sensors such as an inertial unit and a positioning system, pulse width modulation (PWM) control outputs for motor drives and an on-board controller. A mission planner software allows to design the mission, tune the controller, debrief the mission… This set will equip a ship 1/50 scaled model. First, the students must get familiar with Ardupilot, Mission Planner and the Pixhawk. Then, they have to study the control-law scheme embedded in the Ardupilot Firmware. Based on their maritime expertise they will make the design of experiments in open-loop (turning circles, zig-zag manoeuvres…) and in closed loop (path following with a single proportional controller). The data collected through these experiments shall allow them to derive a model of the rate of turn with respect to the rudder control signal and tune the control-law “Model in the loop”. In this article, we describe the learning objectives, process and pedagogical results including soft skills.
Resumen
La innovación tecnológica en el sector marítimo está dando lugar a rápidos avances que permitirán el uso comercial de buques autónomos, ya sean controlados a distancia o totalmente autónomos. En la Escuela Nacional Superior Marítima (ENSM) de Francia, en el segundo año del ciclo de ingeniería, los estudiantes aprenden a través de proyectos para aplicar los conceptos tratados en clase, adquirir nuevas habilidades al abordar problemas y aprender a trabajar en grupo y fomentar la cohesión. El objetivo de uno de los proyectos de los estudiantes es construir un buque autónomo. Ardupilot es un proyecto de código abierto. Incluye componentes electrónicos específicos (Pixhawk), sensores a bordo como una unidad inercial y un sistema de posicionamiento, salidas de control de modulación por ancho de pulso (PWM) para accionamientos de motores y un controlador a bordo. Un software de planificación de misiones permite diseñar la misión, ajustar el controlador, analizar la misión... Este conjunto equipará un modelo de barco a escala 1/50. En primer lugar, los estudiantes deben familiarizarse con Ardupilot, Mission Planner y Pixhawk. A continuación, deben estudiar el esquema de la ley de control integrado en el firmware de Ardupilot. Basándose en sus conocimientos marítimos, diseñarán experimentos en bucle abierto (giros, maniobras en zigzag...) y en bucle cerrado (seguimiento de trayectoria con un único controlador proporcional). Los datos recopilados a través de estos experimentos les permitirán derivar un modelo de la velocidad de giro con respecto a la señal de control del timón y ajustar la ley de control «Modelo en el bucle». En este artículo, describimos los objetivos de aprendizaje, el proceso y los resultados pedagógicos, incluidas las habilidades sociales.
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Nicolas Magdelaine
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