本文關(guān)鍵詞：無(wú)人艇運(yùn)動(dòng)模糊控制技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高速水面無(wú)人艇，是一種能夠自主航行與自主完成任務(wù)的高速水面艦船，簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)人艇。與常規(guī)艦船相比，無(wú)人艇具有噸位小、速度快、機(jī)動(dòng)靈活、造價(jià)低、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，此外它在情報(bào)搜集、偵查、探測(cè)、打擊海盜、防恐攻擊等方面具有突出的優(yōu)越性，因而受到世界各國(guó)海軍的重點(diǎn)關(guān)注。在未來(lái)的非對(duì)稱(chēng)空間作戰(zhàn)當(dāng)中，無(wú)人艇在電子戰(zhàn)、海上攔截、反水雷戰(zhàn)、反潛作戰(zhàn)等方面的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，同時(shí)對(duì)無(wú)人艇的運(yùn)動(dòng)控制性能要求也將越來(lái)越高。 無(wú)人艇的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，，是無(wú)人艇實(shí)現(xiàn)自主航行、完成各項(xiàng)重要任務(wù)的先決條件，是整個(gè)無(wú)人艇研究系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以XL號(hào)無(wú)人艇為研究對(duì)象，首先通過(guò)簡(jiǎn)化處理得到了該艇的三自由度水平面運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程，然后設(shè)計(jì)了基于Mamdani模糊推理的無(wú)人艇航速模糊控制器并進(jìn)行了相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)，且與PID控制效果進(jìn)行了對(duì)比分析。對(duì)于無(wú)人艇的航向控制技術(shù)的研究是本文的另一個(gè)重點(diǎn)，主要研究了基于模糊理論改進(jìn)的PID控制技術(shù)、Mamdani模糊控制技術(shù)和Takagi-Sugeno模糊控制技術(shù)并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的航向控制器，將各控制技術(shù)分別應(yīng)用到無(wú)人艇的航向控制系統(tǒng)中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，將所得結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。關(guān)于無(wú)人艇的直線(xiàn)航跡跟蹤控制問(wèn)題是本文的最后一個(gè)重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，文中設(shè)計(jì)了兩種控制器：第一種是基于Mamdani控制模型由無(wú)人艇的艏向角偏差值和航跡偏差值分別得到操縱舵角再相加作為實(shí)際舵角輸出，屬于間接法控制；第二種是基于Takagi-Sugeno控制模型由無(wú)人艇的艏向角偏差值和航跡偏差值直接作用得到控制器輸出舵角的精確值，屬于直接法控制。在直接法控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與模糊技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)混合體系結(jié)構(gòu)用于學(xué)習(xí)、調(diào)整和優(yōu)化Takagi-Sugeno模型中的規(guī)則參數(shù)。直接法控制由于考慮了艏向角偏差和航跡偏差等的耦合關(guān)系，相比間接法控制有更高的控制精度，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了間接法和直接法的控制效果。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)人艇 模糊控制技術(shù) 航速控制 航向控制 直線(xiàn)航跡跟蹤
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：U674.77
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 概論10
• 1.2 無(wú)人艇的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 美國(guó)10-11
• 1.2.2 以色列11-12
• 1.2.3 世界其他國(guó)家12-14
• 1.2.4 國(guó)內(nèi)14-15
• 1.3 無(wú)人艇運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 無(wú)人艇航速控制技術(shù)15-16
• 1.3.2 無(wú)人艇航向控制技術(shù)16-17
• 1.3.3 無(wú)人艇直線(xiàn)航跡跟蹤控制技術(shù)17-18
• 1.4 課題研究的背景和意義18-21
• 1.4.1 水面無(wú)人艇簡(jiǎn)介18-20
• 1.4.2 課題研究的目的和意義20-21
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容21-22
• 第2章 無(wú)人艇運(yùn)動(dòng)建模22-34
• 2.1 無(wú)人艇操縱數(shù)學(xué)模型的一般表達(dá)式22-27
• 2.1.1 基本假設(shè)、空間坐標(biāo)系以及運(yùn)動(dòng)主要參數(shù)22-25
• 2.1.2 無(wú)人艇六自由度的運(yùn)動(dòng)模型25-27
• 2.2 無(wú)人艇運(yùn)動(dòng)受力分析27-30
• 2.2.1 重力27-28
• 2.2.2 浮力28
• 2.2.3 慣性類(lèi)水動(dòng)力28-29
• 2.2.4 粘性類(lèi)水動(dòng)力29
• 2.2.5 動(dòng)升力29-30
• 2.2.6 噴水推進(jìn)力30
• 2.2.7 無(wú)人艇六自由度操縱模型30
• 2.3 無(wú)人艇水平面的三自由度模型簡(jiǎn)化30-32
• 2.3.1 慣性類(lèi)水動(dòng)力的簡(jiǎn)化31
• 2.3.2 粘性類(lèi)水動(dòng)力的簡(jiǎn)化31
• 2.3.3 噴水推進(jìn)力的近似計(jì)算31-32
• 2.3.4 無(wú)人艇三自由度操縱性簡(jiǎn)化模型32
• 2.4 無(wú)人艇水平面的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第3章 基于 Mamdani 模糊推理的無(wú)人艇航速控制34-48
• 3.1 傳統(tǒng)的 PID 控制技術(shù)34
• 3.2 模糊控制技術(shù)34-39
• 3.2.1 模糊語(yǔ)言變量的選擇35
• 3.2.2 隸屬度函數(shù)的確定35-37
• 3.2.3 模糊控制規(guī)則37-38
• 3.2.4 解模糊化38-39
• 3.3 Mamdani 模糊推理法39-43
• 3.3.1 模糊推理39
• 3.3.2 多前提單規(guī)則的 Mamdani 法39-40
• 3.3.3 多前件多規(guī)則的 Mamdani 模糊推理法40-42
• 3.3.4 無(wú)人艇航速控制系統(tǒng)的 Mamdani 法推理過(guò)程42-43
• 3.4 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析43-47
• 3.4.1 不考慮建模誤差的仿真實(shí)驗(yàn)43-45
• 3.4.2 考慮建模誤差的仿真實(shí)驗(yàn)45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 無(wú)人艇航向模糊控制48-66
• 4.1 基于模糊自適應(yīng) PID 的航向控制技術(shù)48-55
• 4.1.1 無(wú)人艇航向控制模型48-49
• 4.1.2 模糊自適應(yīng) PID 控制器設(shè)計(jì)49-51
• 4.1.3 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析51-55
• 4.2 基于 Mamdani 模糊推理法的航向模糊控制技術(shù)55-60
• 4.2.1 基于 Mamdani 模糊推理法的控制器設(shè)計(jì)56-59
• 4.2.2 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析59-60
• 4.3 基于 T-S 模型的航向模糊控制技術(shù)60-65
• 4.3.1 T-S 模型介紹60-62
• 4.3.2 基于 T-S 模型的模糊控制器設(shè)計(jì)62-64
• 4.3.3 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析64-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第5章 無(wú)人艇直線(xiàn)航跡跟蹤模糊控制66-90
• 5.1 無(wú)人艇直線(xiàn)航跡控制介紹66-68
• 5.1.1 航跡控制方法66-67
• 5.1.2 無(wú)人艇直線(xiàn)航跡控制模型67-68
• 5.2 直線(xiàn)航跡跟蹤模糊控制技術(shù)68-74
• 5.2.1 直線(xiàn)航跡控制的直接法和間接法68-69
• 5.2.2 模糊控制器設(shè)計(jì)69-71
• 5.2.3 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析71-74
• 5.3 直線(xiàn)航跡跟蹤的基于 T-S 模型的自適應(yīng)神經(jīng)模糊控制技術(shù)74-85
• 5.3.1 自適應(yīng)模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)74-77
• 5.3.2 自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)優(yōu)化算法77-81
• 5.3.3 基于 T-S 模型的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)81-83
• 5.3.4 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析83-85
• 5.4 直接法與間接法仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析85-88
• 5.4.1 直線(xiàn)航跡跟蹤對(duì)比85-87
• 5.4.2 折線(xiàn)航跡跟蹤對(duì)比87-88
• 5.5 本章小結(jié)88-90
• 結(jié)論90-92
• 參考文獻(xiàn)92-98
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果98-100
• 致謝100

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李恒嵬;;模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀綜述[J];遼寧科技學(xué)院學(xué)報(bào);2010年02期

2 丁福光;閆志輝;;基于模糊PID串級(jí)控制的航跡保持方法[J];船舶工程;2009年01期

3 許蘊(yùn)蕾;;高速滑行艇的縱向運(yùn)動(dòng)分析與仿真研究[J];船舶;2011年01期

4 李秋生;袁新娣;;基于ANFIS的自適應(yīng)噪聲抵消技術(shù)研究[J];贛南師范學(xué)院學(xué)報(bào);2011年03期

5 王廣瑞;張荷芳;;二級(jí)倒立擺的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[J];電子設(shè)計(jì)工程;2011年01期

6 尹志宇;姜興華;;一種新型Fuzzy-PID控制器的研究[J];河北師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年02期

7 楊智,朱海鋒,黃以華;PID控制器設(shè)計(jì)與參數(shù)整定方法綜述[J];化工自動(dòng)化及儀表;2005年05期

8 李家良;;水面無(wú)人艇發(fā)展與應(yīng)用[J];火力與指揮控制;2012年06期

9 胡坤,徐亦凡;X舵潛艇空間運(yùn)動(dòng)仿真數(shù)學(xué)模型[J];計(jì)算機(jī)仿真;2005年04期

10 王文凱;彭?yè)Q新;;焊縫跟蹤的模糊控制器設(shè)計(jì)[J];南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2006年02期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 廖煜雷;無(wú)人艇的非線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：無(wú)人艇運(yùn)動(dòng)模糊控制技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：269139