本文關(guān)鍵詞：一種小型水下運(yùn)載器控制技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 水下運(yùn)載器 控制系統(tǒng) 變論域 模糊控制 PID控制

【摘要】：控制系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著潛水器設(shè)備的操縱和航行控制，是小型水下運(yùn)載器的核心，其性能優(yōu)劣直接影響整艇的性能。在論文中介紹了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包括控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、綜合顯控子系統(tǒng)、航行控制子系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)�？刂葡到y(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是以太網(wǎng)的三層體系結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)通訊穩(wěn)定可靠，且數(shù)據(jù)帶寬較大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可隨意擴(kuò)展，便于通訊協(xié)議的修改等優(yōu)點(diǎn)；綜合顯控子系統(tǒng)將艇體所有數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和保存，并根據(jù)狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)級(jí)別的聲光報(bào)警；航行控制子系統(tǒng)具有手動(dòng)駕駛、自動(dòng)駕駛和應(yīng)急駕駛?cè)N駕駛模式。在長(zhǎng)距離航行時(shí)，設(shè)定駕駛模式為自動(dòng)駕駛，小型水下運(yùn)載器便自動(dòng)進(jìn)行定向、定深和縱傾控制。導(dǎo)航系統(tǒng)采用慣導(dǎo)、GPS/北斗和電子海圖實(shí)現(xiàn)冗余導(dǎo)航，可以實(shí)現(xiàn)航行軌跡的規(guī)劃與控制。 論文對(duì)小型水下運(yùn)載器進(jìn)行了受力分析，并根據(jù)受力分析建立了便于控制的小型水下運(yùn)載器水下水平面和垂直面運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，為控制器的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。 根據(jù)建立的運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，為小型水下運(yùn)載器設(shè)計(jì)了一種變論域的模糊PID控制器，用于小型水下運(yùn)載器自動(dòng)定向、自動(dòng)定深和自動(dòng)縱傾控制。由于模糊控制規(guī)則一旦確定就無(wú)法改變，不能隨著誤差的變化自動(dòng)調(diào)整，使其良好的控制性能無(wú)法得到發(fā)揮。在控制規(guī)則形式不變的情況下，變論域模糊控制的論域隨誤差變大而膨脹，隨誤差變小而收縮，，從而得到精度較高的控制效果。在論文中，分別對(duì)定向控制和定深（縱傾）控制進(jìn)行了仿真，通過(guò)PID控制、模糊PID控制和變論域模糊PID控制的仿真對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，變論域模糊PID控制具有超調(diào)量小、調(diào)節(jié)速度快，且抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足小型水下運(yùn)載器長(zhǎng)距離航行下的自動(dòng)定向、自動(dòng)定深和自動(dòng)縱傾控制。
【關(guān)鍵詞】：水下運(yùn)載器 控制系統(tǒng) 變論域 模糊控制 PID控制
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)艦船研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U674.941
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目次7-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 論文選題背景與意義10-11
• 1.1.1 論文選題背景10
• 1.1.2 論文選題意義10-11
• 1.2 小型水下運(yùn)載器的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)11-14
• 1.3 潛水器控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)14-19
• 1.3.1 潛水器的控制體系結(jié)構(gòu)14-16
• 1.3.2 潛水器控制方法16-19
• 1.4 本文主要內(nèi)容19-21
• 第二章 小型水下運(yùn)載器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)21-41
• 2.1 引言21
• 2.2 控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)21-24
• 2.3 綜合信息顯控子系統(tǒng)24-27
• 2.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)24-25
• 2.3.2 軟件設(shè)計(jì)25-27
• 2.4 航行控制子系統(tǒng)27-38
• 2.4.1 手操駕駛27-29
• 2.4.2 自動(dòng)駕駛29-32
• 2.4.3 應(yīng)急駕駛32-33
• 2.4.4 軟件設(shè)計(jì)33-38
• 2.5 導(dǎo)航系統(tǒng)38-40
• 2.5.1 導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)38
• 2.5.2 電子海圖38-40
• 2.6 總結(jié)40-41
• 第三章 小型水下運(yùn)載器的運(yùn)動(dòng)建模41-55
• 3.1 引言41
• 3.2 小型水下運(yùn)載器的總體結(jié)構(gòu)41
• 3.3 小型水下運(yùn)載器運(yùn)動(dòng)學(xué)模型研究41-45
• 3.3.1 坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換41-44
• 3.3.2 空間運(yùn)動(dòng)方程44-45
• 3.4 小型水下運(yùn)載器受力分析45-54
• 3.4.1 重力、浮力45-46
• 3.4.2 推力46-48
• 3.4.3 舵力48-49
• 3.4.4 水動(dòng)力49-51
• 3.4.5 空間運(yùn)動(dòng)方程的簡(jiǎn)化51-54
• 3.5 總結(jié)54-55
• 第四章 水下運(yùn)載器變論域模糊 PID 控制算法設(shè)計(jì)55-71
• 4.1 引言55
• 4.2 模糊控制理論55
• 4.3 模糊控制數(shù)學(xué)基礎(chǔ)55-58
• 4.3.1 模糊集合56-57
• 4.3.2 隸屬度函數(shù)57
• 4.3.3 模糊邏輯推理57-58
• 4.4 變論域模糊控制策略58-62
• 4.4.1 變論域的基本思想58-59
• 4.4.2 變論域?qū)崿F(xiàn)高精度模糊控制59-61
• 4.4.3 變論域的伸縮因子61-62
• 4.5 變論域模糊 PID 控制算法的實(shí)現(xiàn)62-70
• 4.5.1 變論域模糊 PID 控制策略62-63
• 4.5.2 變論域模糊 PID 控制器結(jié)構(gòu)63-64
• 4.5.3 模糊控制器的設(shè)計(jì)64-69
• 4.5.4 伸縮因子的設(shè)計(jì)69-70
• 4.6 總結(jié)70-71
• 第五章 水下運(yùn)載器變論域模糊 PID 控制算法的仿真研究71-80
• 5.1 引言71
• 5.2 模糊邏輯工具箱的輔助設(shè)計(jì)71-75
• 5.3 控制仿真及結(jié)果分析75-79
• 5.3.1 艏向控制仿真75-77
• 5.3.2 深度和縱傾控制仿真77-79
• 5.4 總結(jié)79-80
• 第六章 總結(jié)與展望80-82
• 致謝82-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 李殿璞,趙愛民,遲巖;水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制和仿真的數(shù)學(xué)模型[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);1997年03期

2 吳小平;馮正平;朱繼懋;;模糊PID策略在AUV控制中的應(yīng)用[J];艦船科學(xué)技術(shù);2007年01期

3 吳寶舉;李碩;李一平;王曉輝;;小型自治水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2010年06期

4 邊宇樞;高志慧;

本文編號(hào)：1098249