【摘要】：水下航行器(機器人)是當今各國探索和開發(fā)海洋資源必不可少的裝備,尤其是AUV已經(jīng)成為了深海勘探的最直接有效的手段。但是其高度的自主性為控制技術(shù)增加了很大的難度,如何在保持水下運動穩(wěn)定的同時實現(xiàn)更多的機動性和操控性,一直都是未來研究的重點。動力定位系統(tǒng)要求能夠?qū)崟r根據(jù)AUV當前的位置和姿態(tài)反饋信息產(chǎn)生控制信息,執(zhí)行器執(zhí)行控制信息從而抵消環(huán)境擾動,保證AUV能夠精確完成工作任務。因此,動力定位系統(tǒng)是其水下作業(yè)尤其是深海作業(yè)必要的支持系統(tǒng),本文對動力定位相關(guān)技術(shù)進行了深入研究。主要是分析了AUV的動力定位控制技術(shù)的重點和難點,針對AUV復雜環(huán)境下動力學建模、動力定位功能控制器設計以及推力分配優(yōu)化策略進行了詳細闡述。研究內(nèi)容和成果如下:1.考慮到動力定位控制器對于控制精度的要求,必須建立復雜環(huán)境下的AUV精確模型,本文對海流環(huán)境中的AUV進行了完整的運動學和動力學分析,建立了六自由度空間運動通用矢量化方程,并且將海流因素考慮進來,得到了更加符合實際情況的AUV數(shù)學模型。2.針對AUV作業(yè)過程中存在非線性動力學特性、模型不確定性以及難以直接測量的外界干擾等難點,提出了一種基于自適應滑模控制方法的六自由度動力定位控制器設計方法。對于難以直接測量的未知海流速度問題,設計了海流速度觀測器在線估計海流速度。同時在控制算法中引入?yún)?shù)自適應估計機制,有效減小參數(shù)攝動問題對控制器穩(wěn)定產(chǎn)生的影響。利用設計的控制器完成定點懸停和軌跡跟蹤兩種功能,仿真表明,本文設計的控制器滿足作業(yè)精度要求且具有較強魯棒性。3.為了實現(xiàn)更多的機動性能,設計多個輔助推進器的布置方法。動力定位控制器只是產(chǎn)生滿足運動所需推力和力矩指令,推力分配邏輯是對這些指令進行二次分配。為了在保證控制精度的同時降低推進系統(tǒng)的能耗和磨損,本文提出了一種多推進器推力分配策略,建立了多目標二次規(guī)劃模型,并且利用SQP算法進行求解。仿真顯示在極小的推力分配誤差之內(nèi)實現(xiàn)了推力分配策略。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U674.941

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號：2651298