水下無人航行器（Unmanned Underwater Vehicle,UUV）控制技術(shù)是實現(xiàn)海洋資源開發(fā)、科學(xué)勘測、近海防御等應(yīng)用領(lǐng)域的重要技術(shù)基礎(chǔ),是未來海洋軍事方向上的發(fā)展方向。相比單體控制,多體控制具有很大的優(yōu)勢,多體可以提高作業(yè)的效率,通過相互合作可以完成比單體無法獨立完成的更復(fù)雜的任務(wù),并且容錯性比較強,在航行器的智能化方面也獲得了很大的提升。在多體控制中的協(xié)調(diào)編隊是最常用到的多體控制之一,所以本文針對多UUV系統(tǒng)編隊問題展開深入研究,包括以下幾個方面。首先,分析了UUV的動力學(xué)性質(zhì)和運動學(xué)屬性,建立了UUV六自由度的動力學(xué)方程和運動學(xué)模型,并且針對本文設(shè)計需要以及課題特點簡化選取了UUV水平面運動模型,并對該模型進行了仿真驗證。其次,設(shè)計虛擬領(lǐng)航者為多UUV的群體領(lǐng)導(dǎo)者,負(fù)責(zé)實現(xiàn)UUV跟蹤期望路徑的任務(wù),虛擬領(lǐng)航者的路徑跟蹤控制器采用濾波反步法對之進行設(shè)計。引入二階濾波器,將反步法推導(dǎo)過程中的虛擬控制量作為二階濾波器的輸入,同時輸出虛擬控制量的逼近值及其導(dǎo)數(shù)值,避免了對虛擬控制量的求導(dǎo)運算,簡化了計算量,并設(shè)計了濾波跟蹤誤差補償回路,保證了濾波信號對虛擬控制量的逼近精度。... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 國內(nèi)外多UUV控制技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用前景
        1.2.1 國內(nèi)外多UUV控制技術(shù)現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)外多UUV控制技術(shù)應(yīng)用前景
    1.3 多UUV編隊的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)
第2章 UUV建模與模型驗證
    2.1 引言
    2.2 研究對象概述
    2.3 坐標(biāo)系與運動變量
        2.3.1 北東坐標(biāo)系
        2.3.2 載體坐標(biāo)系
        2.3.3 北東坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換
    2.4 UUV模型建立
        2.4.1 運動學(xué)方程
        2.4.2 動力學(xué)方程
        2.4.3 UUV水平面方程
    2.5 UUV水平面模型驗證
        2.5.1 水平面直線運動
        2.5.2 水平面定�；剞D(zhuǎn)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于濾波反步法的虛擬領(lǐng)航者路徑跟蹤控制
    3.1 引言
    3.2 問題描述
    3.3 UUV路徑跟蹤誤差方程的建立
    3.4 控制器設(shè)計
        3.4.1 反步法介紹
        3.4.2 二階濾波器的設(shè)計
        3.4.3 路徑跟蹤控制器設(shè)計
        3.4.4 濾波誤差補償回路設(shè)計
    3.5 穩(wěn)定性證明
    3.6 仿真驗證
    3.7 本章小結(jié)
第4章 基于虛擬領(lǐng)航者的多UUV無源編隊協(xié)調(diào)控制
    4.1 引言
    4.2 基于無源性的協(xié)調(diào)控制
        4.2.1 無源理論概述
        4.2.2 無源性定義
        4.2.3 負(fù)反饋系統(tǒng)的無源性
        4.2.4 無源性和穩(wěn)定性
    4.3 無源編隊控制器設(shè)計
        4.3.1 編隊控制目標(biāo)
        4.3.2 多UUV協(xié)調(diào)編隊控制器設(shè)計
        4.3.3 控制器穩(wěn)定性分析
    4.4 仿真驗證
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于虛擬領(lǐng)航者的多UUV協(xié)調(diào)滑模編隊控制
    5.1 引言
    5.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制
    5.3 編隊實現(xiàn)目標(biāo)
    5.4 控制器設(shè)計
        5.4.1 跟蹤誤差控制器設(shè)計
        5.4.2 速度滑模控制器設(shè)計
    5.5 仿真驗證
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
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


【參考文獻】：
期刊論文
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[10]基于分解策略的多機器人編隊控制方法[J]. 孟憲松,徐宏根,張銘鈞,劉建華.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2006(02)

博士論文
[1]水下航行器編隊運動規(guī)劃與穩(wěn)定性研究[D]. 楊燕.天津大學(xué) 2012



本文編號：3187839