自主水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）整合了人工智能、傳感器、新材料、新工藝、具有自主規(guī)劃、自主航行能力、并可自主完成環(huán)境感知、目標(biāo)探測等任務(wù)的小型海洋平臺,在軍事和民用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本課題以自主水下航行器為研究對象,基于指令濾波技術(shù)、動(dòng)態(tài)輔助系統(tǒng)、固定時(shí)間穩(wěn)定、徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及自適應(yīng)控制等理論,考慮時(shí)變擾動(dòng)、模型參數(shù)不確定、輸入飽和、速度不可測及距離及角度受限情況,分別對單AUV的軌跡跟蹤、多AUVs的協(xié)同編隊(duì)控制問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要研究工作如下:（1）針對未知時(shí)變擾動(dòng)下的AUV軌跡跟蹤問題,考慮輸入飽和的情況,利用輔助動(dòng)態(tài)系統(tǒng)、擾動(dòng)觀測器、誤差補(bǔ)償系統(tǒng)和指令濾波技術(shù),設(shè)計(jì)了軌跡跟蹤控制律,指令濾波技術(shù)避免對中間虛擬控制函數(shù)的求導(dǎo),使控制律計(jì)算簡單,易于實(shí)現(xiàn);同時(shí),濾波器誤差得到補(bǔ)償,提高了跟蹤精度;又考慮了執(zhí)行器動(dòng)態(tài)、模型參數(shù)不確定,利用擾動(dòng)觀測器實(shí)現(xiàn)對由模型參數(shù)不確定及時(shí)變擾動(dòng)引起的復(fù)合擾動(dòng)的精確估計(jì),進(jìn)一步,基于觀測器、指令濾波技術(shù)及輔助動(dòng)態(tài)系統(tǒng),設(shè)計(jì)了軌跡跟蹤控制律,保證了 AUV軌跡跟蹤控制系統(tǒng)的全局固定時(shí)間穩(wěn)定。... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：181 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．３自主水下航行器??Ｆｉｇ．?１．３?Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ?Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ?Ｖｅｈｉｃｌｅ??目前，美國、英國、日本等發(fā)達(dá)國家在自主水下航行器技術(shù)處于領(lǐng)先的地位

圖１．５國內(nèi)ＡＵＶｓ??Ｆｉｇ．?１．５?ＡＵＶｓ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??

?自主水下航行器的軌跡跟蹤及編隊(duì)控制???Ｉ?＼?丨〕??Ｃ９ｂ＾?一ｔ．．．．一丨一??（ａ）?“ＣＲ－０１”型?ＡＵＶ?（ｂ）?“ＯｃｅａｎＳｃａｎ－ＭＳＴ”型?ＡＵＶ??圖１．５國內(nèi)ＡＵＶｓ??Ｆｉｇ．?１．５?ＡＵＶｓ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??ＡＵＶ是一種綜合了人工智能、傳感器、新材料、新工藝、具有自主規(guī)劃、自主航??行能力，并可自主完成環(huán)境感知、目標(biāo)探測等任務(wù)的小型海洋平臺，可承擔(dān)情報(bào)收集、??監(jiān)視偵察、掃雷、反潛、精確打擊、搜捕、水文地理勘察、反恐、中繼通信等任務(wù)。由??于擺脫了纜線的束縛，在執(zhí)行任務(wù)時(shí)更加靈活。根據(jù)使命的不同，航行器可采用多種不??同的模塊，搭載不同的傳感器或執(zhí)行設(shè)備，執(zhí)行任務(wù)也顯示出多樣性。憑借以上優(yōu)勢，??自主水下航行器在雷區(qū)搜索、敵情偵察、海油工程、海上救援，海洋觀測，海底調(diào)查等??領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛［３］。圖１．６為ＡＵＶ進(jìn)行海洋測繪，圖１．７為ＡＵＶ進(jìn)行海底石油??管道檢測。??ｉ＾ｎ??圖１．６海洋測繪?圖１．７管道檢測??Ｆｉｇ．?１．６?Ｏｃｅａｎｏｇｒａｐｈｉｃ?ｍａｐｐｉｎｇ?Ｆｉｇ．?１．７?Ｏｉｌ?ｐｉｐｅｌｉｎｅ?ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ??保證ＡＵＶ能夠出色完成各種特定任務(wù)的前提就是需要ＡＵＶ具備對設(shè)定軌跡實(shí)施??－４－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水下航行器三維航跡反演滑模跟蹤控制[J]. 孫巧梅,陳金國,余萬.  艦船科學(xué)技術(shù). 2019(01)
[2]基于模糊自適應(yīng)滑模方法的AUV軌跡跟蹤控制[J]. 孫巧梅,陳金國,余萬.  艦船科學(xué)技術(shù). 2017(23)
[3]時(shí)變干擾下欠驅(qū)動(dòng)AUV水平面軌跡跟蹤的反步滑�？刂芠J]. 嚴(yán)浙平,楊澤文,賈鶴鳴,周佳加,王璐.  宇航總體技術(shù). 2017(04)
[4]無人水下航行器的發(fā)展現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)[J]. 王童豪,彭星光,潘光,徐德民.  宇航總體技術(shù). 2017(04)
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[6]人工勢場和虛擬結(jié)構(gòu)相結(jié)合的多水下機(jī)器人編隊(duì)控制[J]. 潘無為,姜大鵬,龐永杰,李岳明,張強(qiáng).  兵工學(xué)報(bào). 2017(02)
[7]欠驅(qū)動(dòng)AUV全局無抖振滑模軌跡跟蹤控制[J]. 馬利民.  智能系統(tǒng)學(xué)報(bào). 2016(02)
[8]欠驅(qū)動(dòng)水下航行器編隊(duì)協(xié)同控制[J]. 肖瑞武,孫洪飛.  集美大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(06)
[9]欠驅(qū)動(dòng)UUV三維軌跡跟蹤的反步動(dòng)態(tài)滑�？刂芠J]. 徐健,汪慢,喬磊,張耕實(shí).  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(08)
[10]基于濾波反步法的欠驅(qū)動(dòng)AUV三維路徑跟蹤控制[J]. 王宏健,陳子印,賈鶴鳴,李娟,陳興華.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2015(03)

博士論文
[1]欠驅(qū)動(dòng)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(xué) 2010
[2]二階非完整性水下機(jī)器人的路徑跟蹤與協(xié)調(diào)控制研究[D]. 向先波.華中科技大學(xué) 2010



本文編號：3514554