發(fā)布時(shí)間：2020-05-06 12:59

【摘要】：水下航行器(機(jī)器人)是當(dāng)今各國探索和開發(fā)海洋資源必不可少的裝備,尤其是AUV已經(jīng)成為了深海勘探的最直接有效的手段。但是其高度的自主性為控制技術(shù)增加了很大的難度,如何在保持水下運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定的同時(shí)實(shí)現(xiàn)更多的機(jī)動(dòng)性和操控性,一直都是未來研究的重點(diǎn)。動(dòng)力定位系統(tǒng)要求能夠?qū)崟r(shí)根據(jù)AUV當(dāng)前的位置和姿態(tài)反饋信息產(chǎn)生控制信息,執(zhí)行器執(zhí)行控制信息從而抵消環(huán)境擾動(dòng),保證AUV能夠精確完成工作任務(wù)。因此,動(dòng)力定位系統(tǒng)是其水下作業(yè)尤其是深海作業(yè)必要的支持系統(tǒng),本文對(duì)動(dòng)力定位相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了深入研究。主要是分析了AUV的動(dòng)力定位控制技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn),針對(duì)AUV復(fù)雜環(huán)境下動(dòng)力學(xué)建模、動(dòng)力定位功能控制器設(shè)計(jì)以及推力分配優(yōu)化策略進(jìn)行了詳細(xì)闡述。研究?jī)?nèi)容和成果如下:1.考慮到動(dòng)力定位控制器對(duì)于控制精度的要求,必須建立復(fù)雜環(huán)境下的AUV精確模型,本文對(duì)海流環(huán)境中的AUV進(jìn)行了完整的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,建立了六自由度空間運(yùn)動(dòng)通用矢量化方程,并且將海流因素考慮進(jìn)來,得到了更加符合實(shí)際情況的AUV數(shù)學(xué)模型。2.針對(duì)AUV作業(yè)過程中存在非線性動(dòng)力學(xué)特性、模型不確定性以及難以直接測(cè)量的外界干擾等難點(diǎn),提出了一種基于自適應(yīng)滑�？刂品椒ǖ牧杂啥葎�(dòng)力定位控制器設(shè)計(jì)方法。對(duì)于難以直接測(cè)量的未知海流速度問題,設(shè)計(jì)了海流速度觀測(cè)器在線估計(jì)海流速度。同時(shí)在控制算法中引入?yún)?shù)自適應(yīng)估計(jì)機(jī)制,有效減小參數(shù)攝動(dòng)問題對(duì)控制器穩(wěn)定產(chǎn)生的影響。利用設(shè)計(jì)的控制器完成定點(diǎn)懸停和軌跡跟蹤兩種功能,仿真表明,本文設(shè)計(jì)的控制器滿足作業(yè)精度要求且具有較強(qiáng)魯棒性。3.為了實(shí)現(xiàn)更多的機(jī)動(dòng)性能,設(shè)計(jì)多個(gè)輔助推進(jìn)器的布置方法。動(dòng)力定位控制器只是產(chǎn)生滿足運(yùn)動(dòng)所需推力和力矩指令,推力分配邏輯是對(duì)這些指令進(jìn)行二次分配。為了在保證控制精度的同時(shí)降低推進(jìn)系統(tǒng)的能耗和磨損,本文提出了一種多推進(jìn)器推力分配策略,建立了多目標(biāo)二次規(guī)劃模型,并且利用SQP算法進(jìn)行求解。仿真顯示在極小的推力分配誤差之內(nèi)實(shí)現(xiàn)了推力分配策略。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U674.941

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2651298