本文關(guān)鍵詞：基于模糊PID的水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近幾年來(lái)由于海洋不斷地被開(kāi)發(fā)和人類(lèi)無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間在水中執(zhí)行各類(lèi)工作的需求,水下機(jī)器人技術(shù)得到了快速的推廣,越來(lái)越多的人對(duì)其更加重視。本文以我室項(xiàng)目“水下?tīng)顟B(tài)檢查機(jī)器人”為研究對(duì)象,其主要作用是在高輻射、酸腐蝕、高溫等惡劣的核電站水下環(huán)境下對(duì)物體進(jìn)行檢查測(cè)量。為了進(jìn)一步提升水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的精度以便更加精確地完成設(shè)定的動(dòng)作,本文提出了一種基于模糊PID的水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器,并通過(guò)系統(tǒng)仿真與水下試驗(yàn)來(lái)論證其在的可行性水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中。論文在緒論中描述了水下機(jī)器人的概念與分類(lèi),接著探討了國(guó)內(nèi)外水下機(jī)器人進(jìn)展動(dòng)態(tài)和趨勢(shì),類(lèi)比總結(jié)了幾類(lèi)水下機(jī)器人。常。見(jiàn)。的控制方法的。優(yōu)。缺。點(diǎn)。依據(jù)本論文中實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象的結(jié)構(gòu)特征以及現(xiàn)實(shí)情況的需求,確定其運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系,由度空間運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立了水下機(jī)器人六自,同時(shí)對(duì)水下機(jī)器人進(jìn)行了詳細(xì)的受力分析,然后在此基礎(chǔ)上,把模糊P I D控制技術(shù)推廣到水下機(jī)器人中。接下來(lái)陳述了一些模糊控制技術(shù)、PID控制技術(shù)和模糊PID控制技術(shù)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí),分別設(shè)計(jì)了適用于水下?tīng)顟B(tài)檢查機(jī)器人縱向潛浮運(yùn)動(dòng)的模糊控制器和PID控制器,并在MATLAB軟件中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):獨(dú)自使用這兩類(lèi)控制器會(huì)存在一些缺點(diǎn),模糊控制器的控制并不是很精確而僅只有PID控制器時(shí)又難以得到較好的控制效果。因此把二者結(jié)合起來(lái)設(shè)計(jì)出一種基于模糊P I D的控制器來(lái)控制水下?tīng)顟B(tài)檢查機(jī)器人的動(dòng)作,同時(shí)在WEBOTS軟件提供的仿真環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。從所有試驗(yàn)的結(jié)果可以看出,運(yùn)用模糊P I D控制的方法顯然更具有實(shí)用性。
【關(guān)鍵詞】：水下機(jī)器人 PID控制 模糊PID控制 運(yùn)動(dòng)模型
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.1.1 水下機(jī)器人的概念與分類(lèi)11-12
• 1.2 水下機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)12-18
• 1.2.1 國(guó)外研究概況13-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究概況16-17
• 1.2.3 發(fā)展趨勢(shì)17-18
• 1.3 水下機(jī)器人控制技術(shù)18-19
• 1.4 論文的主要工作19-21
• 2 水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型及性能分析21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 水下?tīng)顟B(tài)檢查機(jī)器人結(jié)構(gòu)21-22
• 2.3 水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型22-25
• 2.3.1 坐標(biāo)系的選取22-23
• 2.3.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)的表示23-24
• 2.3.3 固定坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系24-25
• 2.4 空間運(yùn)動(dòng)方程25-26
• 2.5 空間運(yùn)動(dòng)受力分析26-32
• 2.5.1 重力、浮力26-27
• 2.5.2 推力27-28
• 2.5.3 流體水動(dòng)力28-30
• 2.5.4 水動(dòng)力系數(shù)的獲取30-32
• 2.6 水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程32-34
• 2.6.1 水平運(yùn)動(dòng)方程33
• 2.6.2 橫向運(yùn)動(dòng)方程33-34
• 2.6.3 縱向運(yùn)動(dòng)方程34
• 2.7 本章小結(jié)34-35
• 3 水下機(jī)器人模糊控制35-58
• 3.1 引言35-36
• 3.1.1 模糊控制35-36
• 3.2 模糊邏輯數(shù)學(xué)基礎(chǔ)36-40
• 3.2.1 模糊集合36-37
• 3.2.2 模糊集合的隸屬函數(shù)37-38
• 3.2.3 模糊關(guān)系38-39
• 3.2.4 模糊邏輯推理39-40
• 3.3 模糊邏輯控制原理40-42
• 3.3.1 模糊控制系統(tǒng)組成40-41
• 3.3.2 模糊控制器的結(jié)構(gòu)41-42
• 3.4 模糊控制器的設(shè)計(jì)42-49
• 3.4.1 模糊化43-45
• 3.4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)45-46
• 3.4.3 規(guī)則庫(kù)46-47
• 3.4.4 推理機(jī)47-48
• 3.4.5 反模糊化48-49
• 3.5 模糊控制器的MATLAB仿真49-57
• 3.5.1 MATLAB模糊邏輯工具49
• 3.5.2 構(gòu)建模糊控制系統(tǒng)49-53
• 3.5.3 MATLAB仿真53-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 4 水下機(jī)器人模糊PID控制58-70
• 4.1 引言58
• 4.1.1 模糊PID控制技術(shù)58
• 4.2 PID控制器的設(shè)計(jì)58-63
• 4.2.1 PID控制原理58-62
• 4.2.1.1 模擬PID59-60
• 4.2.1.2 數(shù)字PID60-62
• 4.2.2 積分分離式PID控制62-63
• 4.3 模糊PID控制原理63-65
• 4.4 模糊PID控制器的設(shè)計(jì)65-69
• 4.4.1 模糊PID控制器的結(jié)構(gòu)65
• 4.4.2 確定語(yǔ)言變量值65-66
• 4.4.3 參數(shù)自整定的模糊控制規(guī)則66-68
• 4.4.4 PID三個(gè)參數(shù)的計(jì)算68
• 4.4.5 模糊PID控制算法流程圖68-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 5 水下?tīng)顟B(tài)檢查機(jī)器人平臺(tái)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析70-86
• 5.1 引言70
• 5.2 PID控制器的仿真70-73
• 5.3 模糊PID控制器的仿真73-84
• 5.3.1 WEBOTS簡(jiǎn)介73-74
• 5.3.2 仿真結(jié)果74-77
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建77-79
• 5.3.4 外場(chǎng)試驗(yàn)79-84
• 5.4 三種控制器實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較84-85
• 5.5 本章小結(jié)85-86
• 6 結(jié)論86-89
• 參考文獻(xiàn)89-92
• 附錄A92-94
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果94

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于模糊PID的水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：442217