隨著人類社會的不斷進步和發(fā)展,對于海洋的開發(fā)與利用顯得尤其重要,海洋作為世界上蘊含資源最多的地方,無時無刻不在吸引著人們的探索。在最近的幾十年里,自主水下航行器（AUVs）由于在許多領(lǐng)域,包括海洋勘探、海洋制圖、水下管道檢查、科學(xué)和軍事等任務(wù)中的廣泛應(yīng)用,從而成為了諸多海洋研究工作的焦點。由于AUV的模型特性（非線性、耦合性、不確定性）,在實際應(yīng)用中水下存在的諸多外界干擾,以及大多數(shù)AUV為了減輕重量等考慮都采用了欠驅(qū)動的形式,這些都使得AUV的控制系統(tǒng)設(shè)計成為了其發(fā)展道路上的最大難點之一。所以對欠驅(qū)動AUV的魯棒控制研究是很有必要的。首先本文建立了欠驅(qū)動AUV的六自由度運動學(xué)以及動力學(xué)模型,并基于文獻,同時考慮參數(shù)不確定性,建立了欠驅(qū)動AUV的水平面標(biāo)稱運動模型和參數(shù)不確定模型。其次,針對具有參數(shù)不確定性的欠驅(qū)動AUV水平面軌跡跟蹤問題,設(shè)計了一種終端滑�？刂破�,并用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論證明了該控制系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性。并對兩種模型進行了相應(yīng)的數(shù)值仿真。仿真結(jié)果表明,即使存在參數(shù)不確定性,所提出的控制器也能較好的跟蹤所給出的期望軌跡,證明了所提出控制策略對參數(shù)不確定性具有良好的魯棒性。接... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

小型超空泡武器作戰(zhàn)設(shè)想方案

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-3遠(yuǎn)程海洋環(huán)境監(jiān)測平臺圖1-4NPSARIESAUV美國海軍空間與海戰(zhàn)中心主要的職責(zé)是指揮AUV進行海洋勘測與戰(zhàn)時準(zhǔn)備、研究如何在深海進行通信、加強對于非金屬材料的研究與應(yīng)用。該職能機構(gòu)已經(jīng)研發(fā)出了三個運載裝置：高級人搜索系統(tǒng)（AdvancedUnmannedSearchSystem,AUSS）、自游者II（FreeSwimmerII-SFII）和飛行插塞（FlyingPlug）。AUSS本質(zhì)上說是一種魚雷形狀的AUV，它可以在深海中進行目標(biāo)搜尋，如圖1-5所示，它長為全長5200mm，直徑800mm，重量可達1230kg，它可以持續(xù)在最高速度6節(jié)的狀態(tài)下工作10小時，配置了20kWh銀鋅電池，使用2個垂直推進器和2個縱向推進器提供動力。并且AUSS也可以在深海中完成通信，它僅需要常規(guī)搜尋系統(tǒng)的十分之一的時間來搜索到目標(biāo)。圖1-6顯示的是麻省理工學(xué)院所研究的ODYSSEYIIAUV，可以用來在深海中進行樣本獲取，并且可以有強地躲避障礙物的能力。該AUV長度為2200mm，直徑580mm，重量200kg，可以連續(xù)保持8小時的工作。當(dāng)前對于UUV的研發(fā)工作，主要由美國海軍研究局的工程部、材料部等部門承擔(dān)，研究的主要內(nèi)容集中在如何提高UVV的續(xù)航能力、更加有效地利用能源、

第一章緒論7處理信號，提升UVV的通信能力與設(shè)計能力等。圖1-5AUSS圖1-6麻省理工學(xué)院研制的ODYSSEYIIAUV（2）英國盡管英國國防研究機構(gòu)是研發(fā)AUV的主導(dǎo)力量，然而其它的私營企業(yè)也在不斷加強對于AUV技術(shù)的研制與應(yīng)用。英國BAE系統(tǒng)新開發(fā)一種產(chǎn)品稱作“護身符”，它的體形像烏龜，正如1-7圖所顯示，它的隱身性能良好，并且此產(chǎn)品可以實現(xiàn)多種功能，可以在水下完成多種任務(wù)。它可以在水下探尋目標(biāo)、獲取并且記錄信息、對敵方目標(biāo)加強監(jiān)視、獲取敵軍的移動信息等。它的系統(tǒng)設(shè)計開放性較高，這樣有利于進行系統(tǒng)軟件的配置與升級，不僅加以運載永久性的載荷，也可以攜帶其它類型的載荷；基礎(chǔ)配置具備導(dǎo)航作用，其余的載荷可以由航行器需要執(zhí)行的工作來決定，它們配備了光學(xué)傳感裝置、攝像設(shè)備及其它的UUV等。比如“噴水魚”（Archerfish）滅雷系統(tǒng)，它依靠衛(wèi)星進行通信，在水下主要依靠聲學(xué)進行通信。2006年11月，“護身符”AUV在海洋進行了測試，通過遠(yuǎn)程遙控測試了噴水魚”滅雷[6]。

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]基于積分滑模的欠驅(qū)動UUV地形跟蹤控制[J]. 嚴(yán)浙平,于浩淼,李本銀,周佳加.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2016(05)
[3]具有PID反饋增益的自主水下航行器反步法變深控制[J]. 王宏健,陳子印,賈鶴鳴,李娟.  控制理論與應(yīng)用. 2012(09)
[4]Design of an Adaptive Controller for Dive-plane Control of a Torpedo-shaped AUV[J]. Jian Cao, Yumin Su and Jinxin Zhao State Key Laboratory of Autonomous Underwater Vehicle, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China.  Journal of Marine Science and Application. 2011(03)
[5]基于動態(tài)邊界層的水下航行器滑模軌跡跟蹤[J]. 曹永輝.  計算機仿真. 2009(05)
[6]一種遠(yuǎn)程自主水下航行器縱向滑�？刂蒲芯縖J]. 嚴(yán)衛(wèi)生,高劍,楊立,崔榮鑫.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2007(04)
[7]美國海軍水下無人航行器發(fā)展綜述[J]. 袁思鳴,陳強.  中外船舶科技. 2006 (04)
[8]國外自治水下機器人發(fā)展現(xiàn)狀綜述[J]. 馮正平.  魚雷技術(shù). 2005(01)

博士論文
[1]復(fù)雜環(huán)境下自主式水下航行器動力定位技術(shù)研究[D]. 曹永輝.西北工業(yè)大學(xué) 2006
[2]變結(jié)構(gòu)控制理論若干問題研究及其應(yīng)用[D]. 莊開宇.浙江大學(xué) 2002



本文編號：3442105