近年來,無人艇系統(tǒng)在海洋監(jiān)測、海洋測繪、礦產(chǎn)開發(fā)、科學(xué)考察、軍事應(yīng)用等領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景,引起了眾多研究人員的重視和關(guān)注。良好的運動控制性能是無人艇能夠完成各項任務(wù)的前提,因此運動控制問題作為無人艇平臺研發(fā)的核心內(nèi)容引起關(guān)注。并且由于無人艇需要執(zhí)行各種任務(wù),對無人艇續(xù)航能力提升的要求越來越高。然而在設(shè)計無人艇時由于對速度、耐波能力和有效載荷等方面的權(quán)衡,提升無人艇續(xù)航能力受到制約。因此在保障無人艇運動控制性能的同時,如何設(shè)計無人艇運動控制器以減少能量損耗成為我們需要研究的問題。由電力驅(qū)動的無人艇為典型的電能和機械能變換系統(tǒng),我們可以將其看成由機械端口和電氣端口結(jié)合組成的二端口能量變換的裝置:機械能由機械端口輸出,電能由電氣端口輸入。因此通過能量的變換分析來判斷系統(tǒng)運行狀態(tài),實現(xiàn)基于能量控制的無人艇運動控制系統(tǒng),從而優(yōu)化整個無人艇系統(tǒng)的輸入能量、輸出能量和損耗能量,從而實現(xiàn)無人艇電能利用效率的提升。從能量的角度和觀點研究無人艇的運動控制,有著重要的理論意義和工程實際價值。本文主要研究工作如下:（1）無人艇的端口受控哈密頓運動模型為從能量的角度處理無人艇的運動控制問題的基礎(chǔ)。我們在... 

【文章來源】：青島大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 無人艇的國內(nèi)外研究動態(tài)
    1.3 無人艇的非線性控制的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 哈密頓控制的研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要研究工作
    1.6 章節(jié)內(nèi)容安排
第二章 無人艇運動數(shù)學(xué)模型與PCHD模型
    2.1 引言
    2.2 無人艇的運動數(shù)學(xué)模型
        2.2.1 坐標(biāo)系及符號定義
        2.2.2 運動學(xué)方程
        2.2.3 動力學(xué)模型
        2.2.4 無人艇三自由度模型
    2.3 輸入輸出穩(wěn)定性
        2.3.1 系統(tǒng)的穩(wěn)定性
        2.3.2 LaSalle不變集定理
    2.4 無源性及耗散性
        2.4.1 系統(tǒng)的無源性
        2.4.2 系統(tǒng)的耗散性
    2.5 哈密頓系統(tǒng)
        2.5.1 歐拉-拉格朗日(EL)系統(tǒng)
        2.5.2 端口受控哈密頓系統(tǒng)
    2.6 無人艇端口受控耗散哈密頓模型
    2.7 本章小結(jié)
第三章 無人艇航速航向控制
    3.1 控制問題描述
    3.2 無人艇航速航向控制器設(shè)計
        3.2.1 航速航向能量控制器設(shè)計
        3.2.2 李雅普諾夫直接法和反步法控制器設(shè)計
        3.2.3 航速航向能量與信號協(xié)調(diào)控制
        3.2.4 穩(wěn)定性分析
    3.3 仿真實驗
    3.4 本章小結(jié)
第四章 無人艇位置鎮(zhèn)定控制
    4.1 控制問題描述
    4.2 無人艇位置鎮(zhèn)定控制器設(shè)計
        4.2.1 無人艇IDA-PBC鎮(zhèn)定控制器
        4.2.2 加入積分環(huán)節(jié)的鎮(zhèn)定控制器
        4.2.3 穩(wěn)定性分析
    4.3 仿真實驗
    4.4 本章小結(jié)
第五章 無人艇軌跡跟蹤控制
    5.1 控制問題描述
    5.2 無人艇軌跡跟蹤控制器設(shè)計
        5.2.1 擾動觀測器設(shè)計
        5.2.2 狀態(tài)誤差PCH軌跡跟蹤控制器設(shè)計
        5.2.3 L_2擾動抑制軌跡跟蹤控制器
        5.2.4 穩(wěn)定性分析
    5.3 仿真實驗
        5.3.1 加入擾動觀測器的能量軌跡跟蹤控制器
        5.3.2 L_2擾動抑制能量軌跡跟蹤控制器
        5.3.3 控制器能量損耗對比
    5.4 本章小結(jié)
第六章 無人艇路徑跟蹤控制
    6.1 控制問題描述
    6.2 無人艇路徑跟蹤控制器設(shè)計
        6.2.1 視線法制導(dǎo)律設(shè)計
        6.2.2 基于能量成形的航速航向控制器
        6.2.3 自適應(yīng)視線法路徑跟蹤能量控制器設(shè)計
        6.2.4 穩(wěn)定性分析
    6.3 仿真實驗
    6.4 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 今后的研究工作展望
參考文獻
攻讀學(xué)位期間的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]端口受控哈密頓方法的電力雙推進無人船航向航速控制[J]. 呂成興,于海生,周忠海,臧鶴超,張風(fēng)麗,張照文.  海洋科學(xué). 2018(01)
[2]基于改進積分視線導(dǎo)引策略的欠驅(qū)動無人水面艇路徑跟蹤[J]. 陳霄,劉忠,張建強,董蛟,周德超.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2018(03)
[3]外軍無人系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 薛春祥,黃孝鵬,朱咸軍,蔣瑩瑩.  雷達與對抗. 2016(01)
[4]Trajectory tracking control for underactuated unmanned surface vehicles with dynamic uncertainties[J]. 廖煜雷,張銘鈞,萬磊,李曄.  Journal of Central South University. 2016(02)
[5]一種海洋環(huán)境監(jiān)測無人船系統(tǒng)及其海洋應(yīng)用[J]. 金久才,張杰,邵峰,崔廷偉.  海岸工程. 2015(03)
[6]無人船艇的發(fā)展及展望[J]. 張樹凱,劉正江,張顯庫,劉玉.  世界海運. 2015(09)
[7]無人艇運動控制方法的回顧與展望[J]. 廖煜雷,張銘鈞,董早鵬,劉鵬.  中國造船. 2014(04)
[8]非完全對稱欠驅(qū)動高速無人艇軌跡跟蹤控制[J]. 萬磊,董早鵬,李岳明,何斌.  電機與控制學(xué)報. 2014(10)
[9]一種雙電力推進無人水面艇的非線性建模、仿真和實驗[J]. 張曉杰,馮海濤,熊亞洲,王建華.  船舶工程. 2012(02)
[10]欠驅(qū)動無人艇軌跡跟蹤的滑模控制方法[J]. 廖煜雷,莊佳園,李曄,龐永杰.  應(yīng)用科學(xué)學(xué)報. 2011(04)

博士論文
[1]電動機驅(qū)動系統(tǒng)的能量控制與L2增益擾動抑制研究[D]. 山炳強.青島大學(xué) 2015
[2]欠驅(qū)動船舶運動的非線性魯棒控制研究[D]. 王巖.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[3]欠驅(qū)動水面船舶的全局鎮(zhèn)定控制方法研究[D]. 于瑞亭.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[4]噴水推進水面無人艇的非線性控制方法研究[D]. 曾薄文.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[5]無人艇的非線性運動控制方法研究[D]. 廖煜雷.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[6]無人艇操縱性與智能控制技術(shù)研究[D]. 吳恭興.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[7]噴水推進船舶的航向/航速控制研究[D]. 高雙.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[8]交流電機的能量成型與非線性控制研究[D]. 于海生.山東大學(xué) 2006



本文編號：3628788