水下滑翔機(jī)是一種依靠自身凈浮力驅(qū)動的水下航行器,由于其耗能少、航程遠(yuǎn)、隱蔽性強(qiáng)等特點,近年來受到越來越多的關(guān)注。隨著研究的不斷深入,人們對水下滑翔機(jī)的智能水平要求越來越高,而路徑規(guī)劃是水下機(jī)器人自主能力的一個重要體現(xiàn),是保證順利完成任務(wù)的重要前提。對于水下滑翔機(jī)的路徑規(guī)劃,其中最基本,同時也是最重要的要求是保證其在工作過程中的安全性。這是水下滑翔機(jī)控制中必不可少的一個環(huán)節(jié),也是一直以來的研究熱點之一。水下滑翔機(jī)路徑規(guī)劃包括全局性的水面出水點預(yù)設(shè)與水下局部路徑規(guī)劃兩方面。對于未知海域,由于海底地理結(jié)構(gòu)未知,容易出現(xiàn)水下滑翔機(jī)與水下障礙物發(fā)生碰撞的情況,造成機(jī)體損壞甚至丟失。為此,本文根據(jù)海洋觀測任務(wù)特點,針對水下滑翔機(jī)運(yùn)動特性,開展了基于人工勢能場的水下滑翔機(jī)局部路徑規(guī)劃方法研究。論文的主要工作和成果如下:(1)海洋觀測中,若觀測海域內(nèi)存在障礙物且障礙物位于預(yù)設(shè)局部目標(biāo)觀測區(qū)域附近,現(xiàn)有措施通常為水下滑翔機(jī)放棄觀測,造成觀測數(shù)據(jù)不完整。本文通過采用修正勢能函數(shù),構(gòu)造水下滑翔機(jī)與局部目標(biāo)、障礙物間勢能場,進(jìn)行水下局部路徑規(guī)劃,解決了局部目標(biāo)區(qū)域不可觀測問題。(2)水下滑翔機(jī)的結(jié)構(gòu)在一定程度...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
字母注釋表
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究背景及意義
        1.2.1 水下滑翔機(jī)概述
        1.2.2 主要技術(shù)問題
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 水下滑翔機(jī)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 水下滑翔機(jī)路徑規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 人工勢能場法路徑規(guī)劃
    2.1 路徑規(guī)劃概述
        2.1.1 路徑規(guī)劃定義
        2.1.2 路徑規(guī)劃分類
        2.1.3 路徑規(guī)劃問題描述
    2.2 人工勢能場算法
        2.2.1 物理學(xué)概念
        2.2.2 人工勢能場法原理
        2.2.3 引力勢場的建立
        2.2.4 人工勢能場算法的優(yōu)勢
        2.2.5 排斥勢能場的建立
    2.3 本章小結(jié)
第三章 水下滑翔機(jī)的人工勢場法路徑規(guī)劃
    3.1 水下滑翔機(jī)路徑規(guī)劃需求
    3.2 修正人工勢能場法
        3.2.1 問題分析
        3.2.2 吸引勢能函數(shù)
        3.2.3 排斥勢能函數(shù)
        3.2.4 耗散控制項
    3.3 水下滑翔機(jī)受力分析
        3.3.1 人工勢場下水下滑翔機(jī)受力分析
        3.3.2 運(yùn)動學(xué)方程
    3.4 水下滑翔機(jī)避障模型解算與數(shù)值仿真結(jié)果
        3.4.1 水下滑翔機(jī)避障流程
        3.4.2 人工勢能場法避障路徑實現(xiàn)
        3.4.3 人工勢能場法避障路徑規(guī)劃仿真實例
    3.5 本章小結(jié)
第四章 運(yùn)動約束下水下滑翔機(jī)路徑規(guī)劃
    4.1 水下滑翔機(jī)的運(yùn)動約束
        4.1.1 水下滑翔機(jī)運(yùn)動過程
        4.1.2 水下滑翔機(jī)運(yùn)動約束
    4.2 引入運(yùn)動約束的路徑規(guī)劃算法
        4.2.1 算法概況
        4.2.2 滑翔角約束
        4.2.3 轉(zhuǎn)彎半徑約束
        4.2.4 路徑修正的計算法則
    4.3 三維避障路徑規(guī)劃仿真
        4.3.1 路徑規(guī)劃流程
        4.3.2 引入約束下基于人工勢能場法的路徑規(guī)劃及仿真
    4.4 本章小結(jié)
第五章 水下滑翔機(jī)轉(zhuǎn)彎運(yùn)動控制
    5.1 動力學(xué)建模
        5.1.1 坐標(biāo)系建立
        5.1.2 坐標(biāo)系變換矩陣
    5.2 受力分析
        5.2.1 轉(zhuǎn)彎過程
        5.2.2 穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)彎時受力情況
    5.3 轉(zhuǎn)彎避障原理
        5.3.1 轉(zhuǎn)彎過程參數(shù)
        5.3.2 轉(zhuǎn)彎向心力分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號：3806364