自主水下航行器的軌跡跟蹤及編隊控制
發(fā)布時間：2021-11-23 20:01
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、目標探測等任務的小型海洋平臺,在軍事和民用領域具有廣泛的應用。本課題以自主水下航行器為研究對象,基于指令濾波技術、動態(tài)輔助系統(tǒng)、固定時間穩(wěn)定、徑向基函數(shù)神經網絡及自適應控制等理論,考慮時變擾動、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)同編隊控制問題進行了系統(tǒng)研究。主要研究工作如下:（1）針對未知時變擾動下的AUV軌跡跟蹤問題,考慮輸入飽和的情況,利用輔助動態(tài)系統(tǒng)、擾動觀測器、誤差補償系統(tǒng)和指令濾波技術,設計了軌跡跟蹤控制律,指令濾波技術避免對中間虛擬控制函數(shù)的求導,使控制律計算簡單,易于實現(xiàn);同時,濾波器誤差得到補償,提高了跟蹤精度;又考慮了執(zhí)行器動態(tài)、模型參數(shù)不確定,利用擾動觀測器實現(xiàn)對由模型參數(shù)不確定及時變擾動引起的復合擾動的精確估計,進一步,基于觀測器、指令濾波技術及輔助動態(tài)系統(tǒng),設計了軌跡跟蹤控制律,保證了 AUV軌跡跟蹤控制系統(tǒng)的全局固定時間穩(wěn)定。...
【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：181 頁
【學位級別】：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)達國家在自主水下航行器技術處于領先的地位
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【參考文獻】：
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. 艦船科學技術. 2019(01)
[2]基于模糊自適應滑模方法的AUV軌跡跟蹤控制[J]. 孫巧梅,陳金國,余萬. 艦船科學技術. 2017(23)
[3]時變干擾下欠驅動AUV水平面軌跡跟蹤的反步滑模控制[J]. 嚴浙平,楊澤文,賈鶴鳴,周佳加,王璐. 宇航總體技術. 2017(04)
[4]無人水下航行器的發(fā)展現(xiàn)狀與關鍵技術[J]. 王童豪,彭星光,潘光,徐德民. 宇航總體技術. 2017(04)
[5]控制飽和約束下的自主水面船編隊[J]. 付明玉,余玲玲,焦建芳,徐玉杰. 控制理論與應用. 2017(05)
[6]人工勢場和虛擬結構相結合的多水下機器人編隊控制[J]. 潘無為,姜大鵬,龐永杰,李岳明,張強. 兵工學報. 2017(02)
[7]欠驅動AUV全局無抖振滑模軌跡跟蹤控制[J]. 馬利民. 智能系統(tǒng)學報. 2016(02)
[8]欠驅動水下航行器編隊協(xié)同控制[J]. 肖瑞武,孫洪飛. 集美大學學報(自然科學版). 2015(06)
[9]欠驅動UUV三維軌跡跟蹤的反步動態(tài)滑�？刂芠J]. 徐健,汪慢,喬磊,張耕實. 華中科技大學學報(自然科學版). 2015(08)
[10]基于濾波反步法的欠驅動AUV三維路徑跟蹤控制[J]. 王宏健,陳子印,賈鶴鳴,李娟,陳興華. 自動化學報. 2015(03)
博士論文
[1]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
[2]二階非完整性水下機器人的路徑跟蹤與協(xié)調控制研究[D]. 向先波.華中科技大學 2010
本文編號：3514554
【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：181 頁
【學位級別】：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)達國家在自主水下航行器技術處于領先的地位
圖１．５國內ＡＵＶｓ??Ｆｉｇ．?１．５?ＡＵＶｓ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??
?自主水下航行器的軌跡跟蹤及編隊控制???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、目標探測等任務的小型海洋平臺，可承擔情報收集、??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。由??于擺脫了纜線的束縛，在執(zhí)行任務時更加靈活。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)行設備，執(zhí)行任務也顯示出多樣性。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，海底調查等??領域的應用越來越廣泛［３］。圖１．６為ＡＵＶ進行海洋測繪，圖１．７為ＡＵＶ進行海底石油??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的前提就是需要ＡＵＶ具備對設定軌跡實施??－４－??
【參考文獻】：
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. 艦船科學技術. 2019(01)
[2]基于模糊自適應滑模方法的AUV軌跡跟蹤控制[J]. 孫巧梅,陳金國,余萬. 艦船科學技術. 2017(23)
[3]時變干擾下欠驅動AUV水平面軌跡跟蹤的反步滑模控制[J]. 嚴浙平,楊澤文,賈鶴鳴,周佳加,王璐. 宇航總體技術. 2017(04)
[4]無人水下航行器的發(fā)展現(xiàn)狀與關鍵技術[J]. 王童豪,彭星光,潘光,徐德民. 宇航總體技術. 2017(04)
[5]控制飽和約束下的自主水面船編隊[J]. 付明玉,余玲玲,焦建芳,徐玉杰. 控制理論與應用. 2017(05)
[6]人工勢場和虛擬結構相結合的多水下機器人編隊控制[J]. 潘無為,姜大鵬,龐永杰,李岳明,張強. 兵工學報. 2017(02)
[7]欠驅動AUV全局無抖振滑模軌跡跟蹤控制[J]. 馬利民. 智能系統(tǒng)學報. 2016(02)
[8]欠驅動水下航行器編隊協(xié)同控制[J]. 肖瑞武,孫洪飛. 集美大學學報(自然科學版). 2015(06)
[9]欠驅動UUV三維軌跡跟蹤的反步動態(tài)滑�？刂芠J]. 徐健,汪慢,喬磊,張耕實. 華中科技大學學報(自然科學版). 2015(08)
[10]基于濾波反步法的欠驅動AUV三維路徑跟蹤控制[J]. 王宏健,陳子印,賈鶴鳴,李娟,陳興華. 自動化學報. 2015(03)
博士論文
[1]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
[2]二階非完整性水下機器人的路徑跟蹤與協(xié)調控制研究[D]. 向先波.華中科技大學 2010
本文編號：3514554
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