本文關(guān)鍵詞：自主式水下航行器的建模與自適應(yīng)滑�？刂�，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本論文系統(tǒng)研究了自主式水下航行器的建模、非線性自適應(yīng)滑模控制、以及深度調(diào)整和水平面導(dǎo)引方法等問題，具體成果和創(chuàng)新點(diǎn)如下 1、根據(jù)流體力學(xué)理論，建立了螺旋槳推進(jìn)器的動(dòng)態(tài)模型，它以螺旋槳來流速度v_p和螺旋槳轉(zhuǎn)速n為狀態(tài)變量，以電機(jī)施加轉(zhuǎn)矩τ為輸入，螺旋槳推力T和轉(zhuǎn)矩Q為輸出。 2、針對(duì)自主式水下航行器非線性強(qiáng)、模型參數(shù)獲取困難的問題，提出了非線性自適應(yīng)滑�？刂�，從理論上證明了它的全局漸近穩(wěn)定性。其特點(diǎn)是在滑�？刂频幕A(chǔ)上引入自適應(yīng)機(jī)制，在線估計(jì)不確定參數(shù)，從而消除參數(shù)不確定性對(duì)系統(tǒng)性能的影響，在保證魯棒性的基礎(chǔ)上減小了滑�？刂聘郊禹�(xiàng)的幅值。考慮到可能出現(xiàn)的參數(shù)漂移，提出了自適應(yīng)律的兩點(diǎn)改進(jìn)。 3、研究了自主式水下航行器的速度／位置跟蹤控制問題。在推進(jìn)器動(dòng)態(tài)模型的基礎(chǔ)上，采用滑模控制的方法，由速度／位置誤差獲得期望推力，再通過求解包括來流速度的二次方程得到期望螺旋槳轉(zhuǎn)速。通過對(duì)比未考慮與考慮推進(jìn)器動(dòng)態(tài)模型兩種情況的控制結(jié)果，說明該模型的重要性。 4、提出基于模糊推理系統(tǒng)的自主式水下航行器深度調(diào)整策略。該方法建立在對(duì)水下航行器的機(jī)動(dòng)性能和水下環(huán)境等先驗(yàn)知識(shí)的基礎(chǔ)上，，突出優(yōu)點(diǎn)是易于理解、操作和修改。 5、研究了自主式水下航行器水平面運(yùn)動(dòng)的“視線”導(dǎo)引算法，并考慮了廣泛存在的定常海流對(duì)水平面導(dǎo)引軌跡的影響。在速度和位置測(cè)量的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了海流速度的觀測(cè)器，并對(duì)“視線”導(dǎo)引進(jìn)行修正，使水下航行器能夠沿“視線”航行。本論文還研究了一種基于極坐標(biāo)變換的“視線”導(dǎo)引，并與前面的方法進(jìn)行了對(duì)比。
【關(guān)鍵詞】：自主式水下航行器 推進(jìn)器動(dòng)態(tài)模型 非線性自適應(yīng)滑�？刂� 速度/位置跟蹤控制 模糊推理系統(tǒng) 深度調(diào)整 水平面導(dǎo)引
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：U661
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目錄6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 水下航行器簡(jiǎn)介9-12
• 1.2 水下環(huán)境--面臨的挑戰(zhàn)12
• 1.3 導(dǎo)航／傳感器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)12-16
• 1.3.1 導(dǎo)航／傳感器系統(tǒng)12-14
• 1.3.1.1 導(dǎo)航系統(tǒng)12-14
• 1.3.1.2 其它傳感器系統(tǒng)14
• 1.3.2 控制系統(tǒng)14-16
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排16-17
• 第二章 自主式水下航行器建模17-34
• 2.1 引言17
• 2.2 剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)17-21
• 2.2.1 坐標(biāo)系17-18
• 2.2.2 體坐標(biāo)系與地面坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換--歐拉角18-19
• 2.2.3 自主式水下航行器的運(yùn)動(dòng)描述19-20
• 2.2.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程20-21
• 2.2.4.1 體坐標(biāo)系中的速度v與地面坐標(biāo)系中的位置r20
• 2.2.4.2 體坐標(biāo)系中的角速度ω與歐拉角Ω20-21
• 2.3 剛體動(dòng)力學(xué)21-22
• 2.4 慣性類流體動(dòng)力τ_(AM)22-23
• 2.5 粘性類流體動(dòng)力τ_V23-26
• 2.5.1 攻角、側(cè)滑角24
• 2.5.2 粘性流體動(dòng)力的線性表達(dá)式24-26
• 2.6 重力和浮力τ_G26-27
• 2.7 推力τ_T27-32
• 2.7.1 來流速度的流體動(dòng)力學(xué)方程28-29
• 2.7.2 電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性29-30
• 2.7.3 推力T和負(fù)載轉(zhuǎn)矩Q的計(jì)算30-31
• 2.7.4 方程聯(lián)立31-32
• 2.8 海(水)流的影響32
• 2.9 空間運(yùn)動(dòng)方程分組32-33
• 2.10 本章小結(jié)33-34
• 第三章 非線性自適應(yīng)滑�？刂�34-50
• 3.1 引言34-35
• 3.2 魯棒滑模控制35-38
• 3.3 縱向運(yùn)動(dòng)的非線性自適應(yīng)滑�？刂�38-45
• 3.3.1 縱向運(yùn)動(dòng)模型簡(jiǎn)化38-39
• 3.3.2 深度控制39
• 3.3.3 流體動(dòng)力參數(shù)已知的滑模控制39-40
• 3.3.4 俯仰角自適應(yīng)滑�？刂�40-41
• 3.3.5 自適應(yīng)算法的改進(jìn)41-43
• 3.3.5.1 死區(qū)特性41-42
• 3.3.5.2 自適應(yīng)律修正42
• 3.3.5.3 穩(wěn)定性證明42-43
• 3.3.6 仿真結(jié)果43-45
• 3.4 側(cè)向運(yùn)動(dòng)的非線性自適應(yīng)滑模控制45-49
• 3.4.1 側(cè)向運(yùn)動(dòng)模型簡(jiǎn)化45-46
• 3.4.2 航向角的滑�？刂�46-47
• 3.4.3 航向角的自適應(yīng)滑模控制47
• 3.4.4 仿真結(jié)果47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第四章 軸向運(yùn)動(dòng)控制50-59
• 4.1 引言50-51
• 4.2 不考慮推進(jìn)器動(dòng)態(tài)模型的速度／位置控制51-54
• 4.2.1 滑�？刂�51-52
• 4.2.2 仿真結(jié)果52-54
• 4.3 考慮推進(jìn)器動(dòng)態(tài)模型的速度和位置控制54-58
• 4.3.1 非線性觀測(cè)器54-56
• 4.3.2 參考轉(zhuǎn)速n_d的求解56
• 4.3.3 仿真結(jié)果56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第五章 深度調(diào)整和水平面導(dǎo)引59-74
• 5.1 基于模糊推理系統(tǒng)(FIS)的深度調(diào)整策略59-63
• 5.1.1 問題提出59
• 5.1.2 模糊推理系統(tǒng)的建立59-62
• 5.1.3 仿真結(jié)果62-63
• 5.2 水平面內(nèi)的導(dǎo)引律63-73
• 5.2.1 “視線”導(dǎo)引64-65
• 5.2.2 “視線”導(dǎo)引仿真65-66
• 5.2.3 定常海流對(duì)水平面運(yùn)動(dòng)的影響66-67
• 5.2.4 海流速度觀測(cè)器67-69
• 5.2.5 修正后的“視線”導(dǎo)引仿真69-70
• 5.2.6 基于極坐標(biāo)變換的“視線”導(dǎo)引70-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 第六章 全文總結(jié)74-77
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 研究展望75-77
• 6.2.1 推進(jìn)器動(dòng)態(tài)模型的實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證75
• 6.2.2 水下航行器的拉格朗日方法建模75-76
• 6.2.3 非線性狀態(tài)觀測(cè)器76
• 6.2.4 波浪對(duì)速度／位置控制的影響76
• 6.2.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于深度調(diào)整策略76
• 6.2.6 水平面導(dǎo)引方法研究76-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 致謝82-83

【引證文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王玉甲;水下機(jī)器人智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

2 杜兵;著陸式AUV動(dòng)力學(xué)行為與控制策略研究[D];天津大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 宋壽山;基于多推進(jìn)器的AUV建模與控制器設(shè)計(jì)[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

2 王婷;水下航行器動(dòng)力定位控制[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

3 劉波;水下外場(chǎng)試驗(yàn)平臺(tái)的建模與控制研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

4 趙寧寧;水下航行器控制系統(tǒng)仿真試驗(yàn)研究與應(yīng)用[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

5 闞如文;無人水下航行器姿態(tài)控制策略研究[D];吉林大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：自主式水下航行器的建模與自適應(yīng)滑�？刂�，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：369351