自主式無(wú)人水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）是當(dāng)前各個(gè)國(guó)家研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域,因?yàn)锳UV路徑跟蹤控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)科學(xué)勘測(cè)、海洋自然資源開(kāi)發(fā)、近海防御和水下搜求等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一,所以說(shuō)對(duì)AUV進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。AUV通常具有非完整性、強(qiáng)耦合性和非線性等,AUV所處的環(huán)境干擾通常是未知的,這給AUV的路徑跟蹤控制策略研究帶了諸多困難。本論文針對(duì)AUV的非完整性、非線性和未知的環(huán)境干擾等因素,結(jié)合了反步法、指令濾波反步法和非線性干擾觀測(cè)器設(shè)計(jì)了指令濾波反步法控制策略,針對(duì)AUV的路徑跟蹤控制研究問(wèn)題,設(shè)計(jì)了AUV的路徑跟蹤控制器。1.本文以O(shè)ceanScan-MST AUV為研究對(duì)象,基于“虛擬向?qū)А焙驮凇癝erret-Frenet”坐標(biāo)系下建立AUV的三維空間的路徑跟蹤誤差模型。根據(jù)AUV的空間運(yùn)動(dòng)模型,對(duì)AUV的模型分別進(jìn)行了水平面定�；剞D(zhuǎn)驗(yàn)證和三維空間“螺旋下潛”機(jī)動(dòng)性驗(yàn)證,根據(jù)仿真結(jié)果可知,該AUV的數(shù)學(xué)模型具有良好的可操縱性。2.針對(duì)水平面AUV的路徑跟蹤控制問(wèn)題,將三維路徑跟蹤誤差模型簡(jiǎn)化為水平面路徑跟蹤誤差模型,并根據(jù)李... 

【文章頁(yè)數(shù)】：104 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 AUV路徑跟蹤控制的國(guó)內(nèi)外發(fā)展
        1.2.1 AUV路徑跟蹤控制國(guó)外發(fā)展
        1.2.2 AUV路徑跟蹤控制國(guó)內(nèi)發(fā)展
    1.3 課題的研究?jī)?nèi)容及方法
    1.4 論文章節(jié)結(jié)構(gòu)
第2章 AUV數(shù)學(xué)模型和路徑跟蹤誤差模型
    2.1 引言
    2.2 AUV運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
        2.2.1 坐標(biāo)系的建立及轉(zhuǎn)換
        2.2.2 AUV運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
    2.3 AUV動(dòng)力學(xué)模型
    2.4 基于虛擬向?qū)У穆窂礁櫿`差模型
    2.5 模型機(jī)動(dòng)性驗(yàn)證
        2.5.1 AUV水平面定�；剞D(zhuǎn)機(jī)動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)
        2.5.2 AUV三維螺旋運(yùn)動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于反步法的AUV路徑跟蹤控制
    3.1 引言
    3.2 反步法基本理論介紹
    3.3 基于反步法的水平面路徑跟蹤控制
        3.3.1 AUV水平面數(shù)學(xué)模型和路徑跟蹤誤差模型
        3.3.2 路徑跟蹤控制器的設(shè)計(jì)
        3.3.3 閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    3.4 基于反步法的三維路徑跟蹤控制
        3.4.1 路徑跟蹤控制器的設(shè)計(jì)
        3.4.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    3.5 仿真案列與分析
        3.5.1 水平面路徑跟蹤仿真實(shí)驗(yàn)分析
        3.5.2 三維空間路徑跟蹤仿真實(shí)驗(yàn)分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于濾波反步法的AUV路徑跟蹤控制
    4.1 引言
    4.2 濾波反步法的基本概述
        4.2.1 濾波器概述
        4.2.2 濾波反步法基本原理
    4.3 基于濾波反步法的AUV水平面路徑跟蹤控制
        4.3.1 位置跟蹤控制器設(shè)計(jì)
        4.3.2 艏向角跟蹤控制器設(shè)計(jì)
        4.3.3 縱向速度和艏向角速度跟蹤控制器設(shè)計(jì)
        4.3.4 閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
    4.4 基于濾波反步法的三維路徑跟蹤控制
        4.4.1 位置跟蹤控制器設(shè)計(jì)
        4.4.2 姿態(tài)角跟蹤控制器設(shè)計(jì)
        4.4.3 速度和角速度跟蹤控制器設(shè)計(jì)
        4.4.4 閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
    4.5 仿真實(shí)驗(yàn)分析
        4.5.1 水平面路徑跟蹤仿真驗(yàn)證
        4.5.2 三維空間路徑跟蹤仿真驗(yàn)證
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于非線性干擾觀測(cè)器的AUV路徑跟蹤控制
    5.1 引言
    5.2 基于非線性干擾觀測(cè)器的AUV水平面濾波反步控制
        5.2.1 基于非線性干擾觀測(cè)器的濾波反步控制器設(shè)計(jì)
        5.2.2 閉環(huán)穩(wěn)定性分析
    5.3 基于非線性干擾觀測(cè)器的AUV三維濾波反步控制
        5.3.1 基于非線性干擾觀測(cè)器的AUV三維濾波反步控制器設(shè)計(jì)
        5.3.2 閉環(huán)穩(wěn)定性分析
    5.4 仿真實(shí)驗(yàn)分析
        5.4.1 水平面路勁跟蹤仿真實(shí)驗(yàn)與分析
        5.4.2 三維路徑跟蹤仿真案例與分析
    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
附錄 A
附錄 B


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于干擾觀測(cè)器的欠驅(qū)動(dòng)AUV自適應(yīng)反演控制[J]. 陳巍,魏延輝,曾建輝,胡佳興,王澤鵬.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(01)
[2]基于NDO的ROV濾波反步軌跡跟蹤控制[J]. 魏延輝,賈獻(xiàn)強(qiáng),高延濱,王毅.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2017(01)
[3]Serret-Frenet坐標(biāo)系下AUV自適應(yīng)路徑跟蹤控制[J]. 齊雪,張利軍,趙杰梅.  系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué). 2016(11)
[4]基于濾波反步法的欠驅(qū)動(dòng)AUV三維路徑跟蹤控制[J]. 王宏健,陳子印,賈鶴鳴,李娟,陳興華.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2015(03)
[5]藍(lán)鰭水下機(jī)器人公司及其Bluefin系列AUV[J]. 何希盈,蔡祥.  水雷戰(zhàn)與艦船防護(hù). 2014(03)
[6]UUV國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及若干關(guān)鍵問(wèn)題綜述[J]. 肖玉杰,邱志明,石章松.  電光與控制. 2014(02)
[7]非線性迭代滑模的欠驅(qū)動(dòng)AUV路徑跟蹤控制[J]. 王璐,張利軍,王紅濱,賈鶴鳴,楊立新.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2011(27)
[8]多國(guó)海軍已將輕型UUV應(yīng)用于未知水域探測(cè)[J]. 常婉宜.  水雷戰(zhàn)與艦船防護(hù). 2011(03)
[9]控制約束下的多AUV編隊(duì)路徑跟蹤[J]. 肖寧,徐德民,嚴(yán)衛(wèi)生,高劍.  計(jì)算機(jī)仿真. 2010(11)
[10]美國(guó)軍用UUV現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 陳強(qiáng),張林根.  艦船科學(xué)技術(shù). 2010(07)

博士論文
[1]欠驅(qū)動(dòng)無(wú)人水下航行器三維路徑跟蹤反步控制方法研究[D]. 陳子印.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[2]基于反步法的欠驅(qū)動(dòng)UUV空間目標(biāo)跟蹤非線性控制方法研究[D]. 賈鶴鳴.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[3]基于滑模理論的欠驅(qū)動(dòng)UUV空間曲線路徑跟蹤控制[D]. 程相勤.哈爾濱工程大學(xué) 2011

碩士論文
[1]受生物啟發(fā)的欠驅(qū)動(dòng)UUV三維軌跡跟蹤反步控制研究[D]. 趙俊鵬.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[2]UUV循跡跟蹤與環(huán)境最優(yōu)控位方法研究[D]. 高海濤.哈爾濱工程大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3700322