本文關(guān)鍵詞：無人艇建模及操縱運動仿真的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連海事大學(xué)》 2015年

無人艇建模及操縱運動仿真的研究

黃西密  

【摘要】：隨著國際海洋局勢發(fā)展的需要,有關(guān)水面無人艇技術(shù)的研究正日漸受到世界各國的普遍重視。水面無人艇不僅可以作為維護海洋權(quán)益及監(jiān)測海洋環(huán)境動態(tài)的重要工具,而且還能夠在無人員現(xiàn)場操控的情形下執(zhí)行特定的任務(wù),在很大程度上擺脫了需要人在極端的環(huán)境條件下進行工作的限制。因此,針對無人艇的課題研究有著重要的實際意義和應(yīng)用價值。本文以大連海事大學(xué)“藍信”號無人艇為試驗研究對象,主要的研究內(nèi)容分為以下幾部分：首先,通過分析高速水面無人艇的操縱運動機理,在隨艇附體坐標(biāo)系中,根據(jù)質(zhì)心運動定理和相對質(zhì)心運動的動量矩定理推導(dǎo)出了無人艇六自由度運動方程；在此基礎(chǔ)上,采用MMG分離建模思想,將水面無人艇的受力分解為慣性類流體動力、粘性類流體動力、艉機推進力、風(fēng)干擾力以及波浪干擾力等,并且針對各項分力分別建立了相應(yīng)的力學(xué)模型,并最終完成了水面無人艇六自由度操縱運動數(shù)學(xué)模型的建立。其次,設(shè)計編寫了用于控制“藍信”號無人艇做回轉(zhuǎn)試驗及Z型試驗的計算機程序,并在適宜海況條件下進行了實艇的回轉(zhuǎn)試驗及Z型試驗,獲取了能夠反映“藍信”號無人艇真實操縱性能的大量試驗數(shù)據(jù),利用遞推最小二乘算法辨識得到了“藍信”號無人艇的操縱運動響應(yīng)型模型參數(shù),并且通過仿真試驗驗證了參數(shù)辨識結(jié)果的可行性與合理性。最后,結(jié)合模糊控制算法與常規(guī)PID控制算法,設(shè)計了一種模糊自適應(yīng)PID航向控制器,并給出了控制器參數(shù)的自適應(yīng)模糊整定規(guī)則,從而實現(xiàn)了控制器參數(shù)的在線自整定。在風(fēng)浪流干擾的情況下,分別進行了常規(guī)PID航向控制與模糊自適應(yīng)PID航向控制的仿真,結(jié)果表明,該模糊自適應(yīng)PID控制算法較常規(guī)PID控制算法能夠使水面無人艇的航向控制具有更為良好的動態(tài)響應(yīng)性能,同時,對參數(shù)攝動以及外界環(huán)境干擾都具有非常良好的魯棒性。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U661;TP391.9
【目錄】：

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