【摘要】：水下滑翔機(jī)動(dòng)力學(xué)特性隨有效載荷及外形變化而變化,其航向控制富有挑戰(zhàn)性。解決方法是使用在線系統(tǒng)辨識(shí)算法捕捉當(dāng)前動(dòng)力學(xué)特性,更新運(yùn)動(dòng)模型。為此,我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)在線多項(xiàng)式辨識(shí)器,不斷更新當(dāng)前動(dòng)力學(xué)模型,同時(shí)用一個(gè)自適應(yīng)模型預(yù)測(cè)控制器計(jì)算并輸出最優(yōu)化的控制指令。該控制器根據(jù)用戶自定義的指標(biāo)函數(shù),使用二次規(guī)劃方法得到最優(yōu)控制指令。該指標(biāo)函數(shù)由兩項(xiàng)組成,一項(xiàng)用來(lái)表達(dá)軌跡跟蹤性能,一項(xiàng)用來(lái)表達(dá)輸入指令抑制性能。輸入指令抑制性能一定程度上可以代表該控制器的能量消耗性能。設(shè)計(jì)師可以通過(guò)調(diào)節(jié)這兩項(xiàng)的權(quán)重,平衡兩個(gè)控制器的性能。比較二次與五次多項(xiàng)式模型的控制效果,發(fā)現(xiàn):二次多項(xiàng)式模型不足以表達(dá)無(wú)人機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性,且控制結(jié)果易發(fā)生劇烈波動(dòng)。硬件在環(huán)模擬以及湖試結(jié)果驗(yàn)證了控制器性能。
[Abstract]:The mechanical characteristics of underwater gliding maneuver vary with the change of payload and shape, and its course control is challenging. The solution is to use the on-line system identification algorithm to capture the current dynamic characteristics and update the motion model. To this end, we design an on-line polynomial identifier to update the current dynamic model constantly, and use an adaptive model predictive controller to calculate and output optimal control instructions. According to the user-defined index function, the optimal control instructions are obtained by quadratic programming method. The index function is composed of two terms, one is used to express the trajectory tracking performance, the other is used to express the input instruction suppression performance. The input instruction suppression performance can represent the energy consumption performance of the controller to some extent. Designers can balance the performance of both controllers by adjusting the weights of the two items. Comparing the control effect of the quadratic polynomial model with the quintic polynomial model, it is found that the quadratic polynomial model is not enough to express the dynamic characteristics of the UAV, and the control results are prone to violent fluctuations. The results of hardware-in-loop simulation and lake test verify the performance of the controller.
【作者單位】： School
【基金】：supported by Beihang University and Institution of China Academy of Aerospace Aerodynamics
【分類號(hào)】：U664.82

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 肖昌潤(rùn);劉瑞杰;劉洋;劉一函;徐亞運(yùn);;水下航行體慣性類水動(dòng)力系數(shù)的計(jì)算方法[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào);2014年05期

2 Surasak Phoemsapthawee;Marc Le Boulluec;Jean-Marc Laurens;Fran ois Deniset;;基于勢(shì)流的水下滑翔機(jī)的飛行模擬器(英文)[J];Journal of Marine Science and Application;2013年01期

3 王樹(shù)新;孫秀軍;王延輝;武建國(guó);王曉鳴;;Dynamic Modeling and Motion Simulation for A Winged Hybrid-Driven Underwater Glider[J];China Ocean Engineering;2011年01期

4 ;CALCULATION OF ADDED MASS OF A VEHICLE RUNNING WITH CAVITY[J];Journal of Hydrodynamics;2010年03期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 Ke-shi GE;Hua-you SU;Dong-sheng LI;Xi-cheng LU;;基于GPU的密度峰值并行聚類算法（英文）[J];Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering;2017年07期

2 Lizhao Liu;Wentu Gao;Jian Liu;Huayi Yin;Huarong Xu;Shunzhi Zhu;;Multi-Embed Nonlinear Scale-Space for Image Trust Root Generation[J];中國(guó)通信;2016年11期

3 Yun-xiang ZHAO;Wan-xin ZHANG;Dong-sheng LI;Zhen HUANG;Min-ne LI;Xi-cheng LU;;負(fù)載均衡的分布式指紋識(shí)別系統(tǒng)（英文）[J];Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering;2016年08期

4 Zhaoning ZHANG;Dongsheng LI;Kui WU;;Large-scale virtual machines provisioning in clouds:challenges and approaches[J];Frontiers of Computer Science;2016年01期

5 Zi-yang LI;Yi-ming ZHANG;Dong-sheng LI;Peng-fei ZHANG;Xi-cheng LU;;VirtMan:design and implementation of a fast booting system for homogeneous virtual machines in iVCE[J];Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering;2016年02期

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫銘澤;王永生;張志宏;戴余良;;基于網(wǎng)格變形技術(shù)的全附體潛艇操縱性計(jì)算[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版);2013年02期

2 劉帥;葛彤;趙敏;;基于源項(xiàng)法的潛艇旋臂試驗(yàn)?zāi)M[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

3 楊路春;龐永杰;黃利華;張安平;;潛艇PMM實(shí)驗(yàn)的CFD仿真技術(shù)研究[J];艦船科學(xué)技術(shù);2009年12期

4 沈定安;劉洪梅;;大型船舶淺水操縱特性[J];船舶力學(xué);2009年05期

5 王延輝;王樹(shù)新;;Dynamic Modeling and Three-Dimensional Motion Analysis of Underwater Gliders[J];China Ocean Engineering;2009年03期

6 謝俊元;須文波;張華;徐鵬飛;崔維成;;Dynamic Modeling and Investigation of Maneuver Characteristics of A Deep-Sea Manned Submarine Vehicle[J];China Ocean Engineering;2009年03期

7 劉志華;熊鷹;韓寶玉;;潛艇流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算網(wǎng)格與湍流模型選取[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年07期

8 李華東;朱錫;羅忠;劉昕;;附連水質(zhì)量的邊界元法求解[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào);2009年02期

9 朱仁傳;郭海強(qiáng);繆國(guó)平;余建偉;;一種基于CFD理論船舶附加質(zhì)量與阻尼的計(jì)算方法[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2009年02期

10 OKITA K.;UGAJIN H.;MATSUMOTO Y.;;NUMERICAL ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF THE TIP CLEARANCE FLOWS ON THE UNSTEADY CAVITATING FLOWS IN A THREE- D IMENSIONAL INDUCER[J];Journal of Hydrodynamics;2009年01期

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 施浩;許勁松;張華;;全回轉(zhuǎn)舵槳船航向控制研究[J];船舶工程;2013年03期

2 李俊鵬;;角速率陀螺在海洋機(jī)器人“海人1號(hào)”航向控制中的應(yīng)用[J];海洋工程;1989年03期

3 陳鷥鷺;程海邊;;基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的水面無(wú)人艇建模與仿真[J];艦船科學(xué)技術(shù);2010年11期

4 羅國(guó)雄;齊曉;高洪毅;張衛(wèi)生;;基于火箭橇試驗(yàn)的航向控制點(diǎn)軌跡測(cè)試技術(shù)[J];測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào);2014年02期

5 楊承恩,畢英君;用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器對(duì)小型帆船的航向控制[J];中國(guó)造船;2004年01期

6 董沛然;張浩;辛愛(ài)學(xué);王釗;;一種基于GPS的自動(dòng)航向控制系統(tǒng)[J];艦船電子工程;2012年12期

7 彭艷;劉梅;羅均;謝少榮;;無(wú)人旋翼機(jī)線性自抗擾航向控制[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2013年08期

8 葉松;陳永冰;;船舶航向運(yùn)動(dòng)模型對(duì)比分析[J];中國(guó)水運(yùn)(下半月);2014年07期

9 覃方君,李安,田蔚風(fēng),卞鴻巍;模擬退火優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在航向控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào);2005年02期

10 繆泉明,顧懋祥,李定;人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器在水下無(wú)人運(yùn)載器導(dǎo)航中的應(yīng)用[J];中國(guó)造船;1996年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 郭亦平;李明;;仿人控制在潛艇航向控制中的應(yīng)用研究[A];2008年船舶通信導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 積軒;日本橫河電子推出新型航向控制系統(tǒng)[N];中國(guó)船舶報(bào);2010年

2 記者 吳秀霞;中小船艇新型航向控制系統(tǒng)問(wèn)世[N];中國(guó)船舶報(bào);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 孫樹(shù)蕾;可回轉(zhuǎn)雙機(jī)雙槳船模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)航向控制[D];大連海事大學(xué);2015年

2 王海偉;帆船的數(shù)學(xué)建模與Backstepping自適應(yīng)航向控制研究[D];大連海事大學(xué);2017年

3 鄧強(qiáng);基于數(shù)據(jù)挖掘的水面無(wú)人艇建模及航向控制研究[D];大連海事大學(xué);2014年

4 施浩;全^娼按較蚩刂蒲芯縖D];上海交通大學(xué);2012年

5 張立明;自抗擾控制技術(shù)在AUV航向控制中的應(yīng)用[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

6 劉瑩;船舶航速和航向控制及機(jī)槳匹配研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

7 伍文暉;水面無(wú)人艇試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)[D];大連海事大學(xué);2013年

8 趙維娜;多螺旋槳太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)航向控制分配問(wèn)題研究[D];上海交通大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：2446638