本文關(guān)鍵詞：自抗擾控制技術(shù)在AUV航向控制中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： AUV是一個(gè)具有六自由度,非線性、耦合性、模型不確定性以及外界干擾都非常嚴(yán)重的系統(tǒng),因此其航向控制問題是一個(gè)難題。本文為提高AUV航向控制的精確性、魯棒性和穩(wěn)定性,對自抗擾控制技術(shù),以及它在AUV航向控制中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析和研究。 首先,根據(jù)流體力學(xué)理論和AUV的實(shí)際外形確定了AUV受到的水動力,得到了一個(gè)符合AUV運(yùn)動特性的空間六自由度的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而得到三自由度的AUV航向運(yùn)動模型。 其次,介紹了自抗擾控制技術(shù)的基本原理,自抗擾控制器的結(jié)構(gòu)及各個(gè)組成部分和離散算法,針對自抗擾控制器參數(shù)整定的問題,數(shù)值仿真研究了各個(gè)參數(shù)對控制效果的影響,確定了參數(shù)整定的原則。 再次,運(yùn)用自抗擾控制技術(shù)設(shè)計(jì)了自抗擾航向控制器,使用MATLAB中的simulink搭建了自抗擾航向控制系統(tǒng),進(jìn)行航向控制的仿真。使用C++語言將所設(shè)計(jì)的自抗擾航向控制器算法編寫成具有通用接口的函數(shù)形式,加入到AUV動態(tài)控制計(jì)算機(jī)中,進(jìn)行航向控制的半實(shí)物仿真。 仿真結(jié)果表明,自抗擾航向控制器具有較好的控制效果,能夠克服海流、脈沖偏航力矩、定常偏航力矩的干擾,與PID控制器相比,在無干擾和有海流干擾情況下,控制效果更好。本文的研究成果為自抗擾控制技術(shù)應(yīng)用于AUV的航速、縱傾、深度、航跡跟蹤控制提供了依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：無人潛航器 航向控制 自抗擾
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：U666.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題研究的背景和意義10-12
• 1.2 AUV控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r12-16
• 1.3 本文的研究方法16-19
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 AUV的運(yùn)動與建模20-46
• 2.1 引言20
• 2.2 研究對象概述20-21
• 2.3 AUV航向控制系統(tǒng)模型的組成21
• 2.4 AUV運(yùn)動分析中的坐標(biāo)系21-25
• 2.4.1 固定坐標(biāo)系21-22
• 2.4.2 運(yùn)動坐標(biāo)系22-23
• 2.4.3 坐標(biāo)系的變換23-25
• 2.5 AUV空間運(yùn)動方程25-29
• 2.5.1 AUV的平移運(yùn)動方程25-27
• 2.5.2 AUV的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方程27-29
• 2.6 AUV空間運(yùn)動受力分析29-40
• 2.6.1 AUV的艇體水動力29-37
• 2.6.2 AUV的靜力37
• 2.6.3 AUV的舵力37-38
• 2.6.4 AUV推進(jìn)器的推力38-40
• 2.7 AUV空間六自由度運(yùn)動模型40-43
• 2.8 海流的干擾模型43-44
• 2.9 AUV航向運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型44-45
• 2.10 本章小結(jié)45-46
• 第3章 自抗擾控制技術(shù)的基本原理46-68
• 3.1 自抗擾控制技術(shù)的發(fā)展歷程46-52
• 3.1.1 自抗擾控制技術(shù)的思想發(fā)展歷程46-48
• 3.1.2 自抗擾控制器的發(fā)展歷程48-52
• 3.2 自抗擾控制器的原理52-63
• 3.2.1 跟蹤微分器52-55
• 3.2.2 擴(kuò)張狀態(tài)觀測器55-61
• 3.2.3 非線性反饋控制律61-63
• 3.3 二階自抗擾控制器的離散算法63-64
• 3.3.1 跟蹤微分器 TD離散算法的實(shí)現(xiàn)63-64
• 3.3.2 擴(kuò)張狀態(tài)觀測器ESO離散算法的實(shí)現(xiàn)64
• 3.3.3 非線性誤差反饋控制律NLSEF離散算法的實(shí)現(xiàn)64
• 3.4 自抗擾控制器的應(yīng)用64-67
• 3.5 本章小結(jié)67-68
• 第4章 自抗擾航向控制器的設(shè)計(jì)68-90
• 4.1 引言68
• 4.2 自抗擾控制器的設(shè)計(jì)思路68
• 4.3 自抗擾控制器的參數(shù)整定68-84
• 4.3.1 跟蹤微分器參數(shù)的整定69-71
• 4.3.2 擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的參數(shù)整定71-84
• 4.3.3 非線性反饋控制律的參數(shù)整定84
• 4.4 自抗擾航向控制器的設(shè)計(jì)84-89
• 4.4.1 自抗擾航向控制器的設(shè)計(jì)84-85
• 4.4.2 自抗擾航向控制系統(tǒng)的各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)85-88
• 4.4.3 自抗擾航向控制器整定的參數(shù)88-89
• 4.5 本章小結(jié)89-90
• 第5章 AUV航向控制仿真90-97
• 5.1 引言90
• 5.2 Simulink環(huán)境下的航向控制仿真90-92
• 5.3 航向控制的半實(shí)物仿真92-96
• 5.3.1 無干擾環(huán)境下的仿真92-93
• 5.3.2 海流干擾下的航向控制仿真93-94
• 5.3.3 脈沖偏航力矩干擾下的航向控制仿真94
• 5.3.4 定常偏航力矩干擾下的航向控制仿真94-95
• 5.3.5 自抗擾控制器與PID控制器的性能比較95-96
• 5.4 本章小結(jié)96-97
• 結(jié)論97-99
• 參考文獻(xiàn)99-104
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果104-105
• 致謝105

【引證文獻(xiàn)】

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3 李述清;張勝修;劉毅男;周帥偉;;根據(jù)系統(tǒng)時(shí)間尺度整定自抗擾控制器參數(shù)[J];控制理論與應(yīng)用;2012年01期

4 劉明亮;李克媛;關(guān)妍妍;;無人駕駛直升機(jī)的飛行控制算法[J];黑龍江大學(xué)工程學(xué)報(bào);2012年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 潘立鑫;水下機(jī)器人近水面橫遙減搖控制策略研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 袁德祥;基于自抗擾控制技術(shù)的AUV運(yùn)動控制的研究與仿真[D];中國海洋大學(xué);2010年

2 張翼飛;AWID/AWIS高速高機(jī)動平臺控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D];山東大學(xué);2011年

3 楊東偉;自抗擾控制在電動加載系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];北京航空航天大學(xué);2012年

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5 鄧超;AUV三維空間軌跡跟蹤控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

6 張海波;電液制動系統(tǒng)（SBC）的研究與設(shè)計(jì)[D];山東大學(xué);2012年

7 岳華;基于自抗擾的船舶動力定位控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：自抗擾控制技術(shù)在AUV航向控制中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：453029