【摘要】： 海洋監(jiān)測技術(shù)是海洋科學(xué)研究與海洋資源探索的重要保證。水下自航行器(AUV)是海洋監(jiān)測儀器的搭載平臺,也是獲取海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)的關(guān)鍵裝備。本文以自主研制的具有變浮力系統(tǒng)、可著陸坐底的水下自航行器(AUV with Variable Buoyancy System)為依托,描述了水下自航行器系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),并建立了系統(tǒng)的動力學(xué)模型;然后,設(shè)計了高性能的模糊PID控制器;最后,研究了水下自航行器的避障及編隊問題。 針對PID控制器參數(shù)整定問題的局限性,本文設(shè)計了模糊PID控制器,該控制器將專家經(jīng)驗應(yīng)用于PID參數(shù)調(diào)節(jié)中,集模糊控制和PID控制的優(yōu)點于一身,提高了系統(tǒng)的魯棒性。 針對水下自航行器在水下航行過程的避障問題,本文提出了一種基于聲納的避障方法。通過聲納的探測數(shù)據(jù)來判斷障礙物的特征,實現(xiàn)了水下自航行器的安全避障。 多機器人系統(tǒng)是機器人發(fā)展的必然趨勢,實現(xiàn)編隊是多水下機器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)。本文研究了水下自航行器的編隊問題,提出了一種基于虛擬leader的編隊策略,該策略增加了隊形反饋,保證了隊形控制的可靠性。
【圖文】：

建立其普遍、規(guī)范、實用的數(shù)學(xué)模型備受關(guān)注。本章把本實驗室自主研制的可著陸水下自航行器作為剛體，將水動力、重力、浮力等作為外力，根據(jù)坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換推導(dǎo)出其運動學(xué)方程，根據(jù)動量定理和動量矩定理建立其動力學(xué)方程。將數(shù)學(xué)模型按縱向運動和橫向、橫滾運動進(jìn)行了簡化，并進(jìn)行了數(shù)值仿真。2.2 水下自航行器總體結(jié)構(gòu)本文研究對象是本實驗室自主研制開發(fā)的具有變浮力系統(tǒng)的可著陸水下自航行器(AUV)。參考文獻(xiàn)[49]、[50]、[51]根據(jù)可著陸水下自航行器的設(shè)計目標(biāo)、功能要求及工作過程，按照先總體后局部的方法，對可著陸水下自航行器總體系統(tǒng)布局進(jìn)行了規(guī)劃，，設(shè)計了滿足功能要求的單元模塊，并兼顧了小型化、模塊化、經(jīng)濟性、水動力特性、操縱性、可靠性等方面的要求。設(shè)計的可著陸水下自航行器的總體結(jié)構(gòu)圖如圖 2-1 所示。電池艙垂直舵尾艙 主艙GPS與發(fā)射裝置

(c)圖 3-10 模糊 PID 控制器的非線性對應(yīng)關(guān)系-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-40-35-30-25-20-15-10-50x(m)(zm)PID模 糊 PID圖 3-11 模糊 PID 與 PID 控制仿真結(jié)果對比
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH766

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本文編號：2657189