基于模糊理論的AUV回收運(yùn)動協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究.pdf

1、海洋蘊(yùn)藏著極其豐富的生物資源和礦產(chǎn)資源,隨著海洋科技的發(fā)展,自主水下機(jī)器人已經(jīng)成為海洋開發(fā)的重要工具,而它的回收是一個不可回避的問題。AUV水下回收則具有無可比擬的優(yōu)勢。AUV空間六自由度運(yùn)動是一個具有強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合性的復(fù)雜控制系統(tǒng)。本論文致力于尋找一種有效的AUV回收過程控制策略和控制方法。盡管多種較為成熟的工業(yè)控制方法應(yīng)用于其運(yùn)動控制,但其控制效果不盡如人意。根據(jù)AUV回收過程中運(yùn)動特點,基于混雜系統(tǒng)理論設(shè)計整個控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。利用

2、Petri網(wǎng)技術(shù)設(shè)計AUV回收過程協(xié)調(diào)控制策略。基于模糊理論設(shè)計AUV回收行為層控制系統(tǒng)。最終實現(xiàn)AUV回收過程的自主控制。
　　 首先,基于建立的AuV運(yùn)動數(shù)學(xué)模型,通過仿真對其耦合性進(jìn)行分析。介紹AUV運(yùn)動涉及的坐標(biāo)系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)換關(guān)系,并分析AUV運(yùn)動過程中的受力,得到平移運(yùn)動方程和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方程,進(jìn)而得到其空間六自由度運(yùn)動數(shù)學(xué)模型:建立控制系統(tǒng)的海流干擾模型;通過仿真得到AUV操縱性特點和存在的主要耦合,并分析耦合原因,為控制

3、器參數(shù)的設(shè)置提供依據(jù)。
　　 其次,基于離散事件動態(tài)系統(tǒng)監(jiān)控理論設(shè)計了分層遞階結(jié)構(gòu)的AUV回收控制系統(tǒng)總體框架,將其分為使命層、任務(wù)層、行為層。AUV回收運(yùn)動即有連續(xù)動態(tài)又有離散事件,將其分解成一系列動作組合,理清事件間發(fā)生關(guān)系具有十分重要意義;Petri網(wǎng)技術(shù)在處理并發(fā)和沖突的事件方面具有無可比擬的優(yōu)勢;介紹混雜Petri網(wǎng)基本理論,并利用其為AUV回收過程控制系統(tǒng)使命層和任務(wù)層進(jìn)行建模,提出一種水下回收控制策略。
　　

4、 再次,基于模糊理論對AUV回收控制系統(tǒng)行為層進(jìn)行設(shè)計。給出了AUV回收系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)模糊控制器設(shè)計原理與方法,選擇合適的隸屬度函數(shù)和模糊控制規(guī)則,設(shè)計了單自由度運(yùn)動的模糊控制器;針對AUV回收過程中的耦合特性,提出了一種基于模糊解耦理論的解耦控制方法。
　　 最后,采用分布式數(shù)字仿真平臺設(shè)計案例仿真驗證控制系統(tǒng)的控制效果。結(jié)合AUV回收過程中自身運(yùn)動特點,分析了控制器參數(shù)設(shè)置方法和參數(shù)對控制效果的影響;驗證了控制