復(fù)雜的海洋環(huán)境和多樣化的探測(cè)需求對(duì)水下航行器的動(dòng)力學(xué)性能要求越來(lái)越高,建立動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行仿真,研究其動(dòng)力學(xué)特性與控制算法是普遍采用的水下航行器研發(fā)技術(shù)路線(xiàn)。傳統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型依靠動(dòng)力學(xué)理論建模,通過(guò)簡(jiǎn)化非線(xiàn)性項(xiàng)來(lái)獲得航行器線(xiàn)性化的六自由度模型,但無(wú)法有效解決強(qiáng)非線(xiàn)性的空間運(yùn)動(dòng)耦合問(wèn)題,只能近似地將空間運(yùn)動(dòng)過(guò)程解耦為水平面和縱垂面分別解算,建模及求解難度相對(duì)較高,且仿真精度嚴(yán)重依賴(lài)于水動(dòng)力參數(shù)的精度。矢量推進(jìn)水下航行器具有更強(qiáng)的空間運(yùn)動(dòng)機(jī)動(dòng)性能和更復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性,因此需要更加有效、簡(jiǎn)便的建模方法。本文基于系統(tǒng)辨識(shí)原理,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為辨識(shí)模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,并建立水下航行器動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)模型。然后通過(guò)大量的航行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)訓(xùn)練優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù),驗(yàn)證了模型的實(shí)用性,研究成果如下:(1)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)辨識(shí)方法相結(jié)合,以矢量推進(jìn)水下航行器為建模目標(biāo),建立其動(dòng)力學(xué)模型與軌跡預(yù)測(cè)模型,并依據(jù)大量的航行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過(guò)反向求導(dǎo)算法優(yōu)化參數(shù),得到與真實(shí)系統(tǒng)相近的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。(2)依據(jù)監(jiān)督學(xué)習(xí)得到的軌跡預(yù)測(cè)模型,對(duì)航行器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致性良好,證明該方法正確有效,而且空間機(jī)動(dòng)... 

【文章來(lái)源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Explore、AutoSub和Hugin三種AUV

(a) Blufin 型 AUV (b) REMUS 系列 AUV圖 1-2 Blufin、REMUS 兩種 AUVFigure 1-2 Two kinds ofAUV named Blufin and REMUS型 AUV 雖然下潛深度較淺和搭載能力較弱，但其價(jià)格便宜，機(jī)

Gavia和Ocean型小型AUV

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]六自由度水下航行器操縱性仿真及性能評(píng)估[J]. 戴君銳,向先波,于曹陽(yáng),熊恒.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(S1)
[2]基于OFRBF-Elman網(wǎng)絡(luò)的UUV動(dòng)力學(xué)模型辨識(shí)[J]. 邊信黔,牟春暉,張勛,嚴(yán)浙平.  計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2011(09)
[3]自治水下機(jī)器人的研發(fā)現(xiàn)狀與展望[J]. 李曄,常文田,孫玉山,蘇玉民.  機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用. 2007(01)
[4]水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)[J]. 劉云霞,林孝工,王智學(xué).  機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2006(02)
[5]智能水下機(jī)器人技術(shù)展望[J]. 徐玉如,龐永杰,甘永,孫玉山.  智能系統(tǒng)學(xué)報(bào). 2006(01)
[6]“CR -02”6000m無(wú)人自治水下機(jī)器人載體系統(tǒng)（英文）[J]. 劉濤,徐芑南,王惠錚,吳幼華,劉正元.  船舶力學(xué). 2002(06)
[7]極大似然法在水下機(jī)器人系統(tǒng)辨識(shí)中的應(yīng)用[J]. 劉建成,劉學(xué)敏,徐玉如.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2001(05)
[8]“CR-01”6000m自治水下機(jī)器人在太平洋錳結(jié)核調(diào)查中的應(yīng)用[J]. 李一平,封錫盛.  高技術(shù)通訊. 2001(01)
[9]水下機(jī)器人動(dòng)力定位中的海流及不平衡力估計(jì)[J]. 呂舒平,邊信黔,施小成,王新鵬.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2000(03)
[10]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人無(wú)纜水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)建模與控制技術(shù)研究[J]. 張銘鈞,孟慶鑫.  中國(guó)造船. 1999(02)

博士論文
[1]混合驅(qū)動(dòng)水下自航行器動(dòng)力學(xué)行為與控制策略研究[D]. 王曉鳴.天津大學(xué) 2009
[2]水下機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型辨識(shí)與廣義預(yù)測(cè)控制技術(shù)研究[D]. 徐建安.哈爾濱工程大學(xué) 2006
[3]具有著陸坐底功能的水下自航行器系統(tǒng)控制與試驗(yàn)研究[D]. 侯巍.天津大學(xué) 2006
[4]開(kāi)架式水下機(jī)器人辨識(shí)與控制技術(shù)研究[D]. 于華男.哈爾濱工程大學(xué) 2003

碩士論文
[1]基于深度學(xué)習(xí)的浙江近岸船舶數(shù)據(jù)赤潮生物量趨勢(shì)性預(yù)測(cè)研究[D]. 周曉莉.浙江大學(xué) 2016
[2]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水下機(jī)器人建模方法研究[D]. 張劍.哈爾濱工程大學(xué) 2006



本文編號(hào)：2943699