基于矢量推進器的AUV運動控制系統(tǒng)研究.pdf

1、水下自航行器AUV(Autonomous Underwater Vehicle)是一種與裝載母船無連接,依靠自身攜帶的高容量電池等能源來自主航行的一種全新水下機器人。它不需要龐大的水面輔助系統(tǒng),活動視野廣,自動控制能力強,具有機動性好等優(yōu)點,在海洋勘測等民用和軍事領域具有重要應用價值。
　　為保證AUV在深海中完成既定任務,運動控制系統(tǒng)非常重要,一旦控制不當就會直接影響AUV在水下整體的運行狀態(tài),使AUV無法正常進行勘測,從而造成

2、重大損失。針對矢量推進器,本文設計了一套完整的矢量推進控制系統(tǒng),并進行了整體控制系統(tǒng)聯(lián)調實驗,通過實驗證明了該矢量推進控制系統(tǒng)運行良好,可以很好的消除航行中的振蕩效果,并且可以控制AUV有效的避開障礙物,滿足AUV完成海洋作業(yè)的推進要求,達到了預期目標。在矢量推進控制系統(tǒng)設計中,主要包括:
　　首先設計了矢量推進控制系統(tǒng)硬件平臺。從控制單元功能需求和控制精度考慮,本AUV設計采用ARM作為主控制器,并對主控制器外圍電路,轉向、俯仰

3、電機及主推進器控制電路進行了設計。
　　其次創(chuàng)新性的設計了AUV運動控制策略。從航向,定深定高,航速等方面對AUV進行了控制策略的分析并進行常規(guī)PID控制方法設計。為解決在傳統(tǒng)的航向單閉環(huán)方法控制下AUV高速轉向時存在航跡跟蹤效果差的問題,針對矢量推進器,本文創(chuàng)新性的設計了一種可以大幅度減小AUV轉向偏差及轉向時間的新型雙閉環(huán)運動控制算法,從而解決了傳統(tǒng)航向 PID控制方法存在的局限性問題,并且通過實驗證明了雙閉環(huán)運動控制算法正確