【摘要】：無人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,簡稱UUV)在海洋的開發(fā)利用、海洋權益保護和海防安全中發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著相關技術的進步,UUV的研究正朝著智能化、編隊協(xié)同和群體自治的方向發(fā)展。采用傳統(tǒng)的方法對UUV編隊進行控制需要依賴UUV動力學模型和運動學模型,而UUV工作在復雜多變的水下環(huán)境中,受洋流、潮汛、風浪、溫度、水深以及其他多種不確定性因素的影響,已有的UUV的動力學模型很難反映出UUV的實際受力情況,同時在水下獲取的UUV位置、速度等信息存在一定的偏差,因此本文對于具有高度非線性和不確定性并且難以建立動力學模型的UUV編隊采用模糊控制的方法,根據(jù)人類對UUV運動的理解設計模糊規(guī)則,僅在運動學模型的層次上研究對UUV編隊的控制。本文將UUV的編隊活動分為編隊生成和編隊航行兩個過程,編隊生成過程包括編隊生成和避障/避碰兩個基礎行為,編隊航行包括軌跡跟蹤、隊形保持、隊形變換三個基礎行為。UUV編隊生成過程中使用編隊位置分派的方法,提前設置生成編隊時每個UUV的目標位置,并設計了模糊控制器控制每個UUV到達各自的目標位置。針對UUV編隊航行問題,首先對導航點進行了插值,實現(xiàn)單個虛擬UUV對該航路的跟蹤,然后提出了虛擬結構和虛擬領航者相結合的隊形控制方法,利用隊形向量實現(xiàn)UUV編隊的隊形保持和隊形變換,通過生成虛擬航路將隊形保持和隊形變換問題轉換為軌跡跟蹤問題,并設計了控制該過程的模糊控制器。最終通過對UUV編隊生成和編隊航行兩個過程中各個基礎行為的分布式控制實現(xiàn)對整個UUV編隊的控制。文章最后設計了仿真實驗驗證本文編隊控制方法的可行性和相應模糊控制器設計的合理性。
【圖文】：

各UUV采樣點連接成的路徑

中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 5-11 所示，進行單個虛擬 UUV 軌跡跟蹤時采樣速度的變化，增加最后穩(wěn)定在 3.5m s 左右，由于采樣點較多，，這里只顯示了的速度，后面的速度都是 3.5 左右，沒有顯示出來，主要是變化的過程。圖 5-12 為每次采樣時 UUV 實際的位置和理想位差較大，但是隨著 UUV 速度的增加位置偏差逐漸減小，說明實蹤的軌跡基本重合。同樣本文對三次函數(shù)曲線和橢圓曲線進行如圖 5-13 和圖 5-14 所示。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U674.941;TP273.4

【參考文獻】

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本文編號：2691364