自主水下航行器是一個非線性、耦合性和運動模型水動力不確定的復(fù)雜系統(tǒng),很難獲得其精確的數(shù)學(xué)模型。一個好的控制系統(tǒng)是航行器工作的前提,而魯棒控制可以提高航行器在復(fù)雜環(huán)境中運動時的魯棒性,可基本滿足運動控制的性能要求。論文以魚雷型的自主水下航行器為研究對象,為提高其運動控制的穩(wěn)定性、精確性和魯棒性,對H_∞魯棒控制、非線性魯棒滑模控制和Backstepping法,以及它們在自主水下航行器控制器的設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行研究。根據(jù)航行器空間運動和流體力學(xué)建立了水下自主航行器的六自由度的運動學(xué)和動力學(xué)方程。并在特定的工作點巡航條件下對模型進(jìn)行了線性化處理,分別得到了航行器在水平面運動和垂直面運動的控制設(shè)計模型。針對自主水下航行器的模型不確定性并且滿足在水下作業(yè)時的控制精度,研究了混合靈敏度魯棒控制中的加權(quán)函數(shù)的選取方法和基于線性矩陣不等式（LMI）H_∞控制器的設(shè)計方法后,設(shè)計了基于混合靈敏度和線性矩陣不等式的自主水下航行器的航向、前向速度和深度的魯棒控制器,并通過仿真分析驗證了所設(shè)計的控制器對抑制干擾的有效性和控制的精確性。針對混合靈敏度H_∞

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 國內(nèi)外自主水下航行器研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 國內(nèi)外航行器主要的控制技術(shù)
        1.3.1 PID控制方法
        1.3.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制方法
        1.3.3 自適應(yīng)控制方法
        1.3.4 智能控制方法
        1.3.5 H_∞魯棒控制方法
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
        1.4.1 研究對象概述
        1.4.2 本文章節(jié)安排
第2章 自主水下航行器的數(shù)學(xué)模型
    2.1 引言
    2.2 自主水下航行器的運動學(xué)方程
        2.2.1 坐標(biāo)系的定義
        2.2.2 坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系
        2.2.3 運動學(xué)方程
    2.3 自主水下航行器的動力學(xué)模型
        2.3.1 恢復(fù)力和力矩
        2.3.2 附加質(zhì)量和柯氏力
        2.3.3 粘性類水動力
        2.3.4 推力和舵力模型
    2.4 航行器控制模型的建立
        2.4.1 水平面運動數(shù)學(xué)模型
        2.4.2 垂直面運動數(shù)學(xué)模型
    2.5 本章小結(jié)
第3章 自主水下航行器H_∞魯棒控制器設(shè)計
    3.1 引言
    3.2 H_∞魯棒分析基礎(chǔ)
        3.2.1 不確定性描述
        3.2.2 混合靈敏度魯棒控制
        3.2.3 魯棒穩(wěn)定性
        3.2.4 加權(quán)函數(shù)的選擇
    3.3 基于LMI的降階H_∞控制器設(shè)計
        3.3.1 輸出反饋H_∞控制
        3.3.2 基于跡的最小化的控制器設(shè)計
    3.4 航向降階H_∞控制器設(shè)計
    3.5 縱向降階H_∞控制器設(shè)計
        3.5.1 前向速度降階H_∞控制器設(shè)計
        3.5.2 深度降階H_∞控制器設(shè)計
    3.6 本章小結(jié)
第4章 自主水下航行器魯棒滑模控制器設(shè)計
    4.1 引言
    4.2 滑�？刂萍捌溥吔鐚臃椒�
        4.2.1 滑模控制
        4.2.2 邊界層方法
        4.2.3 魯棒性分析
    4.3 水下航行器非線性魯棒滑�？刂破髟O(shè)計
        4.3.1 非線性魯棒滑模控制算法
        4.3.2 非線性魯棒滑�？刂破髟O(shè)計
    4.4 仿真分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 自主水下航行器路徑跟蹤魯棒控制
    5.1 引言
    5.2 路徑跟蹤問題描述
    5.3 輸出反饋控制設(shè)計
        5.3.1 Backstepping方法
        5.3.2 觀測器設(shè)計
        5.3.3 輸出反饋的終端滑模控制設(shè)計
    5.4 仿真分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號：3682602