虛擬錨泊浮標作為一種拋棄傳統(tǒng)系留纜的新型海洋環(huán)境觀測平臺,能夠捕獲多種環(huán)境能量,具有全球遠海大洋自主錨泊點切換、精準虛擬錨泊和氣象水文長期原位觀測等功能。然而,在現(xiàn)有文獻中,關于錨泊點切換和虛擬錨泊的控制算法相對較少。因此,本文提出了一種新型虛擬錨泊浮標導航控制策略,包括錨泊點切換控制算法和虛擬錨泊控制算法,并通過仿真分析驗證了該導航控制策略的正確性和有效性。主要研究內(nèi)容如下:首先,研究了虛擬錨泊浮標的運動機理,利用Fossen矩陣建立了虛擬錨泊浮標縱蕩、橫蕩、垂蕩和艏搖四自由度動力學模型,并對該虛擬錨泊浮標進行了動力學行為仿真,為虛擬錨泊浮標導航控制策略的研究奠定了基礎。其次,針對虛擬錨泊浮標在錨泊點之間位置切換問題,提出了錨泊點切換控制算法。通過高斯大地主題反解視向跟蹤算法得到導航信息,采用改進單神經(jīng)元自適應PID控制器實現(xiàn)了虛擬錨泊浮標在預設錨泊點之間的位置切換。該控制器不僅結構簡單,而且具有自適應、自學習功能和較強的魯棒性。再次,針對虛擬錨泊浮標在海平面上一直處于運動狀態(tài)而難以錨泊的問題,提出了虛擬錨泊控制算法。通過引入虛擬錨泊圓,將虛擬錨泊問題轉(zhuǎn)變?yōu)槁窂礁檰栴},通過Serr... 

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 虛擬錨泊浮標研究現(xiàn)狀
    1.3 虛擬錨泊浮標運動控制及錨泊策略研究現(xiàn)狀
        1.3.1 欠驅(qū)動系統(tǒng)控制研究現(xiàn)狀
        1.3.2 虛擬錨泊控制研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究內(nèi)容及意義
        1.4.1 課題意義及來源
        1.4.2 論文主要內(nèi)容
第二章 運動學與動力學建模
    2.1 引言
    2.2 坐標系建立及六自由度運動
    2.3 虛擬錨泊浮標運動學模型
    2.4 虛擬錨泊浮標動力學模型
        2.4.1 慣性矩陣
        2.4.2 科氏向心力
        2.4.3 阻尼矩陣
        2.4.4 主動力
    2.5 本章小結
第三章 錨泊點切換控制算法
    3.1 引言
    3.2 錨泊點切換控制
    3.3 基于高斯大地主題反解的視向跟蹤算法
        3.3.1 高斯大地主題反解算法
        3.3.2 視向跟蹤算法
    3.4 單神經(jīng)元自適應PID控制器
        3.4.1 傳統(tǒng)PID控制器
        3.4.2 改進單神經(jīng)元自適應PID控制器
    3.5 本章小結
第四章 虛擬錨泊控制算法
    4.1 引言
    4.2 虛擬錨泊控制
    4.3 Serret-Frenet框架下虛擬錨泊原理
        4.3.1 平面曲線Serret-Frenet方程
        4.3.2 Serret-Frenet框架下虛擬錨泊原理
    4.4 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡模糊滑�？刂破�
        4.4.1 傳統(tǒng)滑�？刂破�
        4.4.2 模糊算法
        4.4.3 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡滑�？刂破�
        4.4.4 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡模糊滑模控制器
    4.5 控制器穩(wěn)定性證明
    4.6 本章小結
第五章 仿真分析與研究
    5.1 引言
    5.2 動力學行為仿真分析
        5.2.1 航速仿真分析
        5.2.2 回轉(zhuǎn)試驗仿真分析
        5.2.3 Z形試驗仿真分析
        5.2.4 流干擾下的運動仿真分析
    5.3 錨泊點切換導航控制算法仿真分析
    5.4 定點虛擬錨泊控制算法仿真分析
    5.5 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 未來工作展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況
致謝



本文編號：3664704