本文選題：自主式水下機器人 + 半物理仿真��； 參考：《機器人》2017年01期

【摘要】：為解決現(xiàn)有仿真系統(tǒng)忽略海流干擾,不能直觀反映模型實時運動狀態(tài)的問題,設(shè)計了一套以3維視景方式呈現(xiàn)的半物理仿真系統(tǒng),以直觀地反映歸航過程中、以及以類似直升機坐落方式進行對接回收的過程中AUV(自主式水下機器人)的運動狀態(tài).利用Multigen Creator軟件對AUV和水下地形環(huán)境建模,通過Visual C++調(diào)用Vega的仿真界面庫實現(xiàn)視景仿真;運動控制部分基于B樣條理論設(shè)計歸航時的全局路徑規(guī)劃方法,通過遺傳算法搜索滿足欠驅(qū)動約束的全局路徑;利用制導控制和執(zhí)行控制分層結(jié)構(gòu)設(shè)計路徑跟蹤控制器,其中PID(比例-積分-微分)制導律能依據(jù)海流信息自適應調(diào)整參考姿態(tài)角,S面控制律能針對狀態(tài)信息和參考姿態(tài)角實現(xiàn)穩(wěn)定、快速、準確的響應.基于試驗平臺,模擬了AUV從釋放位置出發(fā)、跟蹤所計算出的全局路徑從而完成自主歸航最終實現(xiàn)坐落式對接的全過程.結(jié)果表明:海流在歸航階段對AUV的歸航路徑跟蹤偏差量影響較小,在坐落式對接階段當海流與AUV艏向相對角度較大時其影響較大,甚至使回收失敗.所設(shè)計的半物理仿真系統(tǒng)可在海流影響下規(guī)劃合理的AUV歸航路徑以完成回收,并實時直觀地反映整個過程.
[Abstract]:In order to solve the problem that the current disturbance is ignored and the real-time motion state of the model can not be reflected directly by the existing simulation system, a set of semi-physical simulation system presented in 3D visual mode is designed to reflect the homing process intuitively. And the motion state of AUV (Autonomous underwater vehicle) during docking and recovery by similar helicopter location. Using Multigen Creator software to model AUV and underwater terrain environment, using Visual C to call Vega simulation interface library to realize scene simulation, motion control part based on B-spline theory to design the global path planning method of homing. The genetic algorithm is used to search the global path which satisfies the underactuation constraint, and the path tracking controller is designed by using the hierarchical structure of guidance control and executive control. PID (proportional integral differential) guidance law can adaptively adjust the reference attitude angle S surface control law according to the current information and can achieve stable fast and accurate response to the state information and the reference attitude angle. Based on the experimental platform, the whole process of autonomous homing and final nesting docking is simulated by AUV, which starts from the release position and tracks the calculated global path. The results show that the current has little effect on the deviation of AUV homing path in the homing stage, but in the nesting docking stage, the effect is greater when the relative angle between the current and the AUV heading is larger, and even the recovery fails. The designed semi-physical simulation system can plan the reasonable AUV homing path under the influence of the current to complete the recovery and reflect the whole process directly in real time.
【作者單位】： 哈爾濱工程大學水下機器人技術(shù)重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金(51279221,51579022)
【分類號】：TP242

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本文編號：1798675