在海洋工程領(lǐng)域,自主式水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）是實(shí)現(xiàn)海洋科學(xué)調(diào)查、海洋目標(biāo)監(jiān)測(cè)、深水探查、和海下油氣勘探的重要工具。AUV的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是其完成多種作業(yè)任務(wù)的基礎(chǔ),軌跡跟蹤則是運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。本文針對(duì)欠驅(qū)動(dòng)AUV的軌跡跟蹤問題,以非線性控制理論和方法為科研工具,開展課題研究。研究圍繞以下幾方面進(jìn)行:（1）在參考相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,詳述了欠驅(qū)動(dòng)AUV運(yùn)動(dòng)控制仿真模型的建立過程。同時(shí)圍繞本課題研究對(duì)象特點(diǎn)對(duì)AUV運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了適當(dāng)簡化。然后,分析了各種擾動(dòng)量對(duì)欠驅(qū)動(dòng)AUV運(yùn)動(dòng)的影響,并給出了各種非線性約束的表達(dá)模型。最后,對(duì)欠驅(qū)動(dòng)AUV的運(yùn)動(dòng)特性和控制特性進(jìn)行了論述。（2）在所建立運(yùn)動(dòng)模型的基礎(chǔ)上,針對(duì)欠驅(qū)動(dòng)AUV的水平面軌跡跟蹤控制和深度跟蹤控制這兩個(gè)典型的二維運(yùn)動(dòng)跟蹤問題,提出一種固定時(shí)間收斂的非奇異快速終端滑�？刂品椒�。首先以水面船的跟蹤研究成果為依托,采用虛擬速度控制策略將位置誤差鎮(zhèn)定控制轉(zhuǎn)化為速度誤差鎮(zhèn)定控制。然后,采用固定時(shí)間收斂快速終端滑模設(shè)計(jì)了軌跡跟蹤、深度跟蹤控制器;同時(shí)設(shè)計(jì)補(bǔ)償控制律對(duì)參數(shù)攝動(dòng)問題進(jìn)行補(bǔ)償。最... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．?１固定坐標(biāo)系與隨體ｇ標(biāo)系??Ｆｉｇ．?２．１?￡ａｒｔｈ－ｆｉｘｅｄ?ａｎｄ?ｂｏｄｙＪｆｉｘｅｄ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍｓ??

ｉｎ?ｙ?０??Ｒｘ＜／ｆ?＝?０?ｃｏｓ彡－ｓｉｎ＾?，?Ｒｖ０?＝?０?１０，?Ｒ：ｖ／?＝?ｓｉｎｉ／／?ｃｏｓｔ／／?０?（２．?１）??０?ｓｉｎ多?ｃｏｓ￥＿?－ｓｉｎ沒?０?ｃｏｓ沒?０?０?１??當(dāng)固定坐標(biāo)系和隨體坐標(biāo)系原點(diǎn)重合時(shí)，每個(gè)坐標(biāo)軸經(jīng)過以上變換矩陣旋轉(zhuǎn)變換可??以使兩個(gè)坐標(biāo)系完全尊合，旋轉(zhuǎn)過程如２．２圖所示：??Ｒｘ，，?Ｒ＃??ｏｘｙｚ??？?〇ｘｙ２ｈ?？?〇ｘｈｙｚｈ?？?〇ｘｈｙｈｚｈ??繞ｏｘ旋轉(zhuǎn)?繞ｏｙ旋轉(zhuǎn)?繞ｏｚ旋轉(zhuǎn)??圖２．２坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)示意圖??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｒｏｔａｔｉｏｎ??需要注意的是，三次旋轉(zhuǎn)的順序，己經(jīng)明確規(guī)定為ａ＆ｖ，不可以改變。??＼?－?９?－??

?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???３欠驅(qū)動(dòng)ＡＵＶ二維運(yùn)動(dòng)跟蹤研究??３．?１引言??ＡＵＶ?＇對(duì)于水平軌跡的跟蹤以及深度跟蹤是在實(shí)際作業(yè)中幾種最為典型應(yīng)用最廣泛??的跟蹤任務(wù)。欠驅(qū)動(dòng)ＡＵＶ在定深水域的軌跡跟蹤控制與深度跟蹤可以為為海底地形勘??探，不同海洋層的探索提供技術(shù)支持［５１＿５４１。具有非常高的研宄價(jià)值和工程應(yīng)用意義。??本章根據(jù)第二章所建立的數(shù)學(xué)模型引申出欠驅(qū)動(dòng)ＡＵＶ水平與垂直面運(yùn)動(dòng)模型，進(jìn)??行相關(guān)控制器的設(shè)計(jì)，并考慮了參數(shù)攝動(dòng)問題，實(shí)現(xiàn)水平面軌跡跟蹤控制與深度跟蹤控??制。進(jìn)而達(dá)到研究欠驅(qū)動(dòng)ＡＵＶ運(yùn)動(dòng)特性，為之后三維軌跡跟蹤控制研宄奠定基矗??３．２水平面軌跡跟蹤控制??３．?２．?１欠驅(qū)動(dòng)ＡＵＶ水平面運(yùn)動(dòng)模型??根據(jù)第二章的欠驅(qū)動(dòng)ＡＵＶ運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)建模工作和相應(yīng)的參考文獻(xiàn)，易知欠驅(qū)動(dòng)ＡＵＶ??的水平面運(yùn)動(dòng)學(xué)模型也可以分為運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩個(gè)部分。同樣的根據(jù)第二章的分析，??采用固定坐標(biāo)系和隨體坐標(biāo)系來共同描述欠驅(qū)動(dòng)ＡＵＶ的水平面運(yùn)動(dòng)，坐標(biāo)系之間的關(guān)??系如圖３．１所示。１??．?，??Ｉ?Ｗ??；＾??Ｉ???？?？??°?ｙ?ｙ??圖３．１固定坐標(biāo)系與隨體坐標(biāo)系??Ｆｉｇ．?３．１?Ｆｉｘｅｄ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｎｄ?ｓａｔｅｌｌｉｔｅ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ??欠驅(qū)動(dòng)水平面運(yùn)動(dòng)學(xué)模型可以描述為：??Ｉ?－?‘?．??－１９?－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]海洋強(qiáng)國建設(shè)背景下加快海洋能開發(fā)利用的思考[J]. 劉玉新,王海峰,王冀,陳利博.  科技導(dǎo)報(bào). 2018(14)
[3]海洋強(qiáng)國的實(shí)現(xiàn)需要有21世紀(jì)的海洋戰(zhàn)略意識(shí)[J]. 朱鋒.  亞太安全與海洋研究. 2018(04)
[4]基于反步滑模算法的水下無人航行器變深控制[J]. 蔣云彪,郭晨,于浩淼.  船舶工程. 2018(02)
[5]關(guān)于海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略的思考[J]. 賈宇.  太平洋學(xué)報(bào). 2018(01)
[6]線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的改進(jìn)及觀測(cè)精度分析[J]. 孫佃升,章躍進(jìn).  國防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(06)
[7]基于DSC和MLP的欠驅(qū)動(dòng)船舶自適應(yīng)滑模軌跡跟蹤控制[J]. 沈智鵬,王茹.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2018(03)
[8]欠驅(qū)動(dòng)船舶自適應(yīng)迭代滑模軌跡跟蹤控制[J]. 沈智鵬,代昌盛,張寧.  交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào). 2017(06)
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[10]基于干擾觀測(cè)器的欠驅(qū)動(dòng)AUV自適應(yīng)反演控制[J]. 陳巍,魏延輝,曾建輝,胡佳興,王澤鵬.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(01)

博士論文
[1]非線性因素約束下欠驅(qū)動(dòng)UUV軌跡跟蹤控制方法研究[D]. 于浩淼.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[2]水下機(jī)器人建模與魯棒控制研究[D]. 楊睿.中國海洋大學(xué) 2015
[3]欠驅(qū)動(dòng)自主水下航行器的非線性魯棒控制策略研究[D]. 畢鳳陽.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3571643