水面無人艇是一種能夠在海洋環(huán)境下進(jìn)行自主路徑規(guī)劃、自主航行,并可自主完成環(huán)境感知、目標(biāo)探測等任務(wù)的小型水面平臺。由于具有體積小、質(zhì)量輕、運(yùn)動靈活、自主性強(qiáng)等特點(diǎn),無人艇在軍事和民用方面得到了廣泛的應(yīng)用。近些年來,隨著無人艇技術(shù)的迅速發(fā)展,對獨(dú)立在海域執(zhí)行任務(wù)的無人艇來說,除了具備基本的路徑跟隨和軌跡跟蹤能力外,還需要無人艇能夠在規(guī)定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行作業(yè),實(shí)現(xiàn)區(qū)域保持功能。由于無人艇的結(jié)構(gòu)簡單,無法采用錨泊定位進(jìn)行區(qū)域保持。同時(shí)無人艇橫向無側(cè)推,無法提供橫向推力,屬于典型的欠驅(qū)動船舶。采用動力定位方法實(shí)現(xiàn)區(qū)域保持第一很難實(shí)現(xiàn),第二精確的動力定位控制必然會導(dǎo)致執(zhí)行器的磨損和能源巨大消耗。這對于攜帶能源有限的無人艇是不可取的。因此,對水面無人艇的區(qū)域保持控制方法進(jìn)行研究具有重要意義。本文對無人艇區(qū)域保持的任務(wù)需求進(jìn)行分析,分別從嚴(yán)格保證無人艇不超出區(qū)域邊界和減少能耗、增加作業(yè)時(shí)長兩個(gè)角度考慮,針對這兩種控制目標(biāo)提出兩種無人艇區(qū)域保持控制方法,并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。本文的工作主要包含以下幾方面內(nèi)容:1、根據(jù)模塊化建模思想,建立無人艇的六自由度運(yùn)動數(shù)學(xué)模型。針對本文研究內(nèi)容作出適當(dāng)假設(shè),得到無人艇水平面三自...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 選題的背景和意義
    1.2 無人艇技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無人艇產(chǎn)品發(fā)展
        1.2.2 無人艇運(yùn)動控制
    1.3 區(qū)域保持技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 船舶區(qū)域保持技術(shù)
        1.3.2 區(qū)域保持控制方法
    1.4 本文研究主要內(nèi)容
第2章 無人艇數(shù)學(xué)建模與仿真驗(yàn)證
    2.1 引言
    2.2 坐標(biāo)系選取
        2.2.1 北東坐標(biāo)系
        2.2.2 船體坐標(biāo)系
    2.3 船舶六自由度運(yùn)動數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 運(yùn)動學(xué)模型
        2.3.2 動力學(xué)模型
    2.4 水面無人艇三自由度運(yùn)動數(shù)學(xué)模型
    2.5 無人艇模型仿真驗(yàn)證
        2.5.1 模型參數(shù)與仿真流程
        2.5.2 無人艇直航與回轉(zhuǎn)驗(yàn)證
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于BLF和SMC的無人艇區(qū)域保持控制
    3.1 引言
    3.2 無人艇軌跡跟蹤滑模控制器設(shè)計(jì)
        3.2.1 滑�？刂苹驹砗驮O(shè)計(jì)方法
        3.2.2 運(yùn)動學(xué)回路控制器設(shè)計(jì)
        3.2.3 動力學(xué)回路控制器設(shè)計(jì)
        3.2.4 穩(wěn)定性分析
        3.2.5 仿真驗(yàn)證
    3.3 基于BLF和SMC的無人艇區(qū)域保持控制器設(shè)計(jì)
        3.3.1 BLF基本原理和設(shè)計(jì)方法
        3.3.2 區(qū)域保持控制器設(shè)計(jì)
        3.3.3 穩(wěn)定性分析
        3.3.4 仿真驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于能耗最小的無人艇區(qū)域保持控制
    4.1 引言
    4.2 環(huán)境最優(yōu)控制基本原理和設(shè)計(jì)方法
    4.3 無人艇環(huán)境最優(yōu)區(qū)域保持控制器設(shè)計(jì)
        4.3.1 環(huán)境最優(yōu)艏向控制器設(shè)計(jì)
        4.3.2 環(huán)境最優(yōu)艏向控制器仿真驗(yàn)證
        4.3.3 環(huán)境最優(yōu)區(qū)域保持控制器設(shè)計(jì)
        4.3.4 環(huán)境最優(yōu)區(qū)域保持控制器仿真驗(yàn)證
    4.4 無人艇環(huán)境最優(yōu)區(qū)域保持間斷控制器設(shè)計(jì)
        4.4.1 環(huán)境最優(yōu)區(qū)域保持間斷控制器設(shè)計(jì)
        4.4.2 環(huán)境最優(yōu)區(qū)域保持間斷控制器仿真驗(yàn)證
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號：3819603