隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高,國家和人民對于建設海洋強國的呼聲日益增強,海洋強國的建設離不開對海洋環(huán)境的觀測和對海洋資源的勘探與開發(fā),而水下機器人正是實現(xiàn)這些目標的重要技術手段之一。水下機器人在水下復雜的環(huán)境中運動時其動力學參數(shù)會因自身所受到的負載的變化而產生變化,其運動過程中的測量數(shù)據(jù)也容易因此受到多種噪聲的污染,如高斯白噪聲、復雜白噪聲(系數(shù)矩陣和觀測向量均含有白噪聲)、有色噪聲等,水下機器人的運動和控制系統(tǒng)的精度也會因所處復雜環(huán)境而受到影響。為了對水下機器人的運動和控制系統(tǒng)進行實時修正從而使其更加適應水下的復雜環(huán)境,得到一個能夠隨水下機器人動力學參數(shù)變化而不斷更新的高精度動力學模型很有必要。本文的研究內容正是針對復雜環(huán)境下的水下機器人動力學模型參數(shù)在線辨識問題進行展開的,文中通過對多個傳感器的測量數(shù)據(jù)進行融合來快速提高對水下機器人動力學模型的參數(shù)在線辨識精度,以滿足辨識問題中的實時性和高精度要求。本文主要研究內容如下:1)首先介紹了水下機器人的運動學模型和動力學模型,說明了水下機器人的相關特點,并對其動力學模型進行了簡化。2)介紹了水下機器人動力學模型參數(shù)辨識的內容及辨識步驟,說明了部分辨識算法的辨識原理,然后將這些算法應用到對水下機器人動力學模型的辨識中,比較了這些算法在不同噪聲環(huán)境下的辨識結果。3)研究在水下機器人動力學模型的系數(shù)矩陣和觀測向量均含有白噪聲條件下的參數(shù)在線辨識問題。通過理論推導得出最小二乘融合算法(RLS_F)在復雜白噪聲環(huán)境下的估計結果及其與真值之間的理論偏差,提出多傳感器融合的遞推總體最小二乘辨識算法(RTLS_F)。通過仿真實驗對這部分研究內容進行了驗證。4)研究在水下機器人動力學模型的觀測向量含有有色噪聲的條件下的參數(shù)在線辨識問題。介紹了增廣最小二乘算法的原理,通過理論推導得出多傳感器融合的增廣最小二乘算法(RELS_F)以便快速地提高參數(shù)在線辨識精度,并通過仿真實驗進行了驗證。
【學位單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TP242;U674.941
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 復雜噪聲環(huán)境下AUV動力學模型在線辨識問題分析
    1.4 AUV動力學模型參數(shù)多傳感器融合辨識
    1.5 論文主要研究內容與結構安排
第2章 水下機器人數(shù)學模型的建立
    2.1 水下機器人的運動學模型
    2.2 水下機器人的動力學模型
    2.3 動力學模型的簡化
    2.4 本章小結
第3章 水下機器人動力學模型參數(shù)辨識研究
    3.1 水下機器人動力學模型參數(shù)辨識
    3.2 最小二乘參數(shù)估計方法
    3.3 極大似然參數(shù)估計方法
    3.4 總體最小二乘參數(shù)估計方法
    3.5 本章小結
第4章 復雜白噪聲環(huán)境下的多傳感器融合在線辨識
    4.1 引言
    4.2 最小二乘集中式融合與總體最小二乘集中式融合
    4.3 多傳感器遞推總體最小二乘融合算法
    4.4 復雜白噪聲環(huán)境下多傳感器融合辨識仿真
    4.5 復雜白噪聲環(huán)境下威爾科克森符號秩檢驗及結果分析
    4.6 本章小結
第5章 有色噪聲環(huán)境下的多傳感器融合在線辨識
    5.1 引言
    5.2 增廣最小二乘算法
    5.3 增廣最小二乘的多傳感器融合算法
    5.4 有色噪聲環(huán)境下多傳感器融合辨識仿真
    5.5 有色噪聲環(huán)境下威爾科克森符號秩檢驗結果及分析
    5.6 本章小結
第6章 結論與展望
    6.1 全文總結
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的論文及參與項目
附錄 主要章節(jié)部分代碼

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本文編號：2843376