在海洋工程領域,自主式水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）是實現(xiàn)海洋科學調查、海洋目標監(jiān)測、深水探查、和海下油氣勘探的重要工具。AUV的運動控制技術是其完成多種作業(yè)任務的基礎,軌跡跟蹤則是運動控制領域的熱點課題。本文針對欠驅動AUV的軌跡跟蹤問題,以非線性控制理論和方法為科研工具,開展課題研究。研究圍繞以下幾方面進行:（1）在參考相關文獻的基礎上,詳述了欠驅動AUV運動控制仿真模型的建立過程。同時圍繞本課題研究對象特點對AUV運動模型進行了適當簡化。然后,分析了各種擾動量對欠驅動AUV運動的影響,并給出了各種非線性約束的表達模型。最后,對欠驅動AUV的運動特性和控制特性進行了論述。（2）在所建立運動模型的基礎上,針對欠驅動AUV的水平面軌跡跟蹤控制和深度跟蹤控制這兩個典型的二維運動跟蹤問題,提出一種固定時間收斂的非奇異快速終端滑�？刂品椒āＪ紫纫运娲母櫻芯砍晒麨橐劳�,采用虛擬速度控制策略將位置誤差鎮(zhèn)定控制轉化為速度誤差鎮(zhèn)定控制。然后,采用固定時間收斂快速終端滑模設計了軌跡跟蹤、深度跟蹤控制器;同時設計補償控制律對參數(shù)攝動問題進行補償。最... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．?１固定坐標系與隨體ｇ標系??Ｆｉｇ．?２．１?￡ａｒｔｈ－ｆｉｘｅｄ?ａｎｄ?ｂｏｄｙＪｆｉｘｅｄ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍｓ??

ｉｎ?ｙ?０??Ｒｘ＜／ｆ?＝?０?ｃｏｓ彡－ｓｉｎ＾?，?Ｒｖ０?＝?０?１０，?Ｒ：ｖ／?＝?ｓｉｎｉ／／?ｃｏｓｔ／／?０?（２．?１）??０?ｓｉｎ多?ｃｏｓ￥＿?－ｓｉｎ沒?０?ｃｏｓ沒?０?０?１??當固定坐標系和隨體坐標系原點重合時，每個坐標軸經(jīng)過以上變換矩陣旋轉變換可??以使兩個坐標系完全尊合，旋轉過程如２．２圖所示：??Ｒｘ，，?Ｒ＃??ｏｘｙｚ??？?〇ｘｙ２ｈ?？?〇ｘｈｙｚｈ?？?〇ｘｈｙｈｚｈ??繞ｏｘ旋轉?繞ｏｙ旋轉?繞ｏｚ旋轉??圖２．２坐標系旋轉示意圖??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｒｏｔａｔｉｏｎ??需要注意的是，三次旋轉的順序，己經(jīng)明確規(guī)定為ａ＆ｖ，不可以改變。??＼?－?９?－??

?大連海事大學專業(yè)學位碩士學位論文???３欠驅動ＡＵＶ二維運動跟蹤研究??３．?１引言??ＡＵＶ?＇對于水平軌跡的跟蹤以及深度跟蹤是在實際作業(yè)中幾種最為典型應用最廣泛??的跟蹤任務。欠驅動ＡＵＶ在定深水域的軌跡跟蹤控制與深度跟蹤可以為為海底地形勘??探，不同海洋層的探索提供技術支持［５１＿５４１。具有非常高的研宄價值和工程應用意義。??本章根據(jù)第二章所建立的數(shù)學模型引申出欠驅動ＡＵＶ水平與垂直面運動模型，進??行相關控制器的設計，并考慮了參數(shù)攝動問題，實現(xiàn)水平面軌跡跟蹤控制與深度跟蹤控??制。進而達到研究欠驅動ＡＵＶ運動特性，為之后三維軌跡跟蹤控制研宄奠定基矗??３．２水平面軌跡跟蹤控制??３．?２．?１欠驅動ＡＵＶ水平面運動模型??根據(jù)第二章的欠驅動ＡＵＶ運動數(shù)學建模工作和相應的參考文獻，易知欠驅動ＡＵＶ??的水平面運動學模型也可以分為運動學和動力學兩個部分。同樣的根據(jù)第二章的分析，??采用固定坐標系和隨體坐標系來共同描述欠驅動ＡＵＶ的水平面運動，坐標系之間的關??系如圖３．１所示。１??．?，??Ｉ?Ｗ??；＾??Ｉ???？?？??°?ｙ?ｙ??圖３．１固定坐標系與隨體坐標系??Ｆｉｇ．?３．１?Ｆｉｘｅｄ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｎｄ?ｓａｔｅｌｌｉｔｅ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ??欠驅動水平面運動學模型可以描述為：??Ｉ?－?‘?．??－１９?－??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種基于高斯過程回歸的AUV自適應采樣方法[J]. 閻述學,李一平,封錫盛.  機器人. 2019(02)
[2]海洋強國建設背景下加快海洋能開發(fā)利用的思考[J]. 劉玉新,王海峰,王冀,陳利博.  科技導報. 2018(14)
[3]海洋強國的實現(xiàn)需要有21世紀的海洋戰(zhàn)略意識[J]. 朱鋒.  亞太安全與海洋研究. 2018(04)
[4]基于反步滑模算法的水下無人航行器變深控制[J]. 蔣云彪,郭晨,于浩淼.  船舶工程. 2018(02)
[5]關于海洋強國戰(zhàn)略的思考[J]. 賈宇.  太平洋學報. 2018(01)
[6]線性擴張狀態(tài)觀測器的改進及觀測精度分析[J]. 孫佃升,章躍進.  國防科技大學學報. 2017(06)
[7]基于DSC和MLP的欠驅動船舶自適應滑模軌跡跟蹤控制[J]. 沈智鵬,王茹.  系統(tǒng)工程與電子技術. 2018(03)
[8]欠驅動船舶自適應迭代滑模軌跡跟蹤控制[J]. 沈智鵬,代昌盛,張寧.  交通運輸工程學報. 2017(06)
[9]軍用UUV發(fā)展方向與趨勢（上）——美軍用無人系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃分析解讀[J]. 錢東,趙江,楊蕓.  水下無人系統(tǒng)學報. 2017(02)
[10]基于干擾觀測器的欠驅動AUV自適應反演控制[J]. 陳巍,魏延輝,曾建輝,胡佳興,王澤鵬.  中南大學學報(自然科學版). 2017(01)

博士論文
[1]非線性因素約束下欠驅動UUV軌跡跟蹤控制方法研究[D]. 于浩淼.哈爾濱工程大學 2016
[2]水下機器人建模與魯棒控制研究[D]. 楊睿.中國海洋大學 2015
[3]欠驅動自主水下航行器的非線性魯棒控制策略研究[D]. 畢鳳陽.哈爾濱工業(yè)大學 2010



本文編號：3571643