水面無(wú)人艇是一種能夠在海洋環(huán)境下進(jìn)行自主路徑規(guī)劃、自主航行,并可自主完成環(huán)境感知、目標(biāo)探測(cè)等任務(wù)的小型水面平臺(tái)。由于具有體積小、質(zhì)量輕、運(yùn)動(dòng)靈活、自主性強(qiáng)等特點(diǎn),無(wú)人艇在軍事和民用方面得到了廣泛的應(yīng)用。近些年來(lái),隨著無(wú)人艇技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)獨(dú)立在海域執(zhí)行任務(wù)的無(wú)人艇來(lái)說(shuō),除了具備基本的路徑跟隨和軌跡跟蹤能力外,還需要無(wú)人艇能夠在規(guī)定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行作業(yè),實(shí)現(xiàn)區(qū)域保持功能。由于無(wú)人艇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)法采用錨泊定位進(jìn)行區(qū)域保持。同時(shí)無(wú)人艇橫向無(wú)側(cè)推,無(wú)法提供橫向推力,屬于典型的欠驅(qū)動(dòng)船舶。采用動(dòng)力定位方法實(shí)現(xiàn)區(qū)域保持第一很難實(shí)現(xiàn),第二精確的動(dòng)力定位控制必然會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行器的磨損和能源巨大消耗。這對(duì)于攜帶能源有限的無(wú)人艇是不可取的。因此,對(duì)水面無(wú)人艇的區(qū)域保持控制方法進(jìn)行研究具有重要意義。本文對(duì)無(wú)人艇區(qū)域保持的任務(wù)需求進(jìn)行分析,分別從嚴(yán)格保證無(wú)人艇不超出區(qū)域邊界和減少能耗、增加作業(yè)時(shí)長(zhǎng)兩個(gè)角度考慮,針對(duì)這兩種控制目標(biāo)提出兩種無(wú)人艇區(qū)域保持控制方法,并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。本文的工作主要包含以下幾方面內(nèi)容:1、根據(jù)模塊化建模思想,建立無(wú)人艇的六自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。針對(duì)本文研究?jī)?nèi)容作出適當(dāng)假設(shè),得到無(wú)人艇水平面三自...

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 選題的背景和意義
    1.2 無(wú)人艇技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無(wú)人艇產(chǎn)品發(fā)展
        1.2.2 無(wú)人艇運(yùn)動(dòng)控制
    1.3 區(qū)域保持技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 船舶區(qū)域保持技術(shù)
        1.3.2 區(qū)域保持控制方法
    1.4 本文研究主要內(nèi)容
第2章 無(wú)人艇數(shù)學(xué)建模與仿真驗(yàn)證
    2.1 引言
    2.2 坐標(biāo)系選取
        2.2.1 北東坐標(biāo)系
        2.2.2 船體坐標(biāo)系
    2.3 船舶六自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
        2.3.2 動(dòng)力學(xué)模型
    2.4 水面無(wú)人艇三自由度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型
    2.5 無(wú)人艇模型仿真驗(yàn)證
        2.5.1 模型參數(shù)與仿真流程
        2.5.2 無(wú)人艇直航與回轉(zhuǎn)驗(yàn)證
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于BLF和SMC的無(wú)人艇區(qū)域保持控制
    3.1 引言
    3.2 無(wú)人艇軌跡跟蹤滑�？刂破髟O(shè)計(jì)
        3.2.1 滑�？刂苹驹砗驮O(shè)計(jì)方法
        3.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)回路控制器設(shè)計(jì)
        3.2.3 動(dòng)力學(xué)回路控制器設(shè)計(jì)
        3.2.4 穩(wěn)定性分析
        3.2.5 仿真驗(yàn)證
    3.3 基于BLF和SMC的無(wú)人艇區(qū)域保持控制器設(shè)計(jì)
        3.3.1 BLF基本原理和設(shè)計(jì)方法
        3.3.2 區(qū)域保持控制器設(shè)計(jì)
        3.3.3 穩(wěn)定性分析
        3.3.4 仿真驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于能耗最小的無(wú)人艇區(qū)域保持控制
    4.1 引言
    4.2 環(huán)境最優(yōu)控制基本原理和設(shè)計(jì)方法
    4.3 無(wú)人艇環(huán)境最優(yōu)區(qū)域保持控制器設(shè)計(jì)
        4.3.1 環(huán)境最優(yōu)艏向控制器設(shè)計(jì)
        4.3.2 環(huán)境最優(yōu)艏向控制器仿真驗(yàn)證
        4.3.3 環(huán)境最優(yōu)區(qū)域保持控制器設(shè)計(jì)
        4.3.4 環(huán)境最優(yōu)區(qū)域保持控制器仿真驗(yàn)證
    4.4 無(wú)人艇環(huán)境最優(yōu)區(qū)域保持間斷控制器設(shè)計(jì)
        4.4.1 環(huán)境最優(yōu)區(qū)域保持間斷控制器設(shè)計(jì)
        4.4.2 環(huán)境最優(yōu)區(qū)域保持間斷控制器仿真驗(yàn)證
    4.5 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(hào)：3819603