基于自適應(yīng)魯棒算法的開架ROV懸停姿態(tài)控制研究.pdf

1、隨著人類需求的不斷提升,陸地自然資源的逐年開采,陸地上自然資源必將無法滿足人類未來的需求。而除了陸地自然資源以外,還有大量自然礦物資源蘊(yùn)藏于占地球表面積71％的海洋之中,這些自然資源將是人類未來生存能源供給的不二之選。海洋自然資源的挖掘、開采也將成為未來人類的重點(diǎn)開采方向。有纜遙控水下機(jī)器人(ROV)因其體積小巧、活動(dòng)范圍廣、電源充足、負(fù)載量大、可操作性強(qiáng)等自身特點(diǎn),逐漸成為水下作業(yè)任務(wù)的主要工具。
　　為了實(shí)現(xiàn)ROV在水下作業(yè)時(shí)

2、能夠快速回到姿態(tài)傳感器初始位置,在此設(shè)計(jì)的RO V具有8個(gè)推進(jìn)器。根據(jù)其具體的分布方位,可實(shí)現(xiàn)RO V6個(gè)自由度雙向運(yùn)動(dòng)。以8推進(jìn)器小型ROV作為分析對(duì)象,建立用來描述 ROV運(yùn)動(dòng)的兩種坐標(biāo)系及轉(zhuǎn)換矩陣。并建立了空間六自由度運(yùn)動(dòng)方程,根據(jù)ROV的有關(guān)水動(dòng)力系數(shù)得出 ROV的動(dòng)力學(xué)方程。結(jié)合 ROV自身性質(zhì),簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型的一些參數(shù),最終可得到簡(jiǎn)化的ROV數(shù)學(xué)模型。
　　水下機(jī)器人的控制算法有很多,如:基于模型的控制方法、PID控制、

3、自適應(yīng)控制、魯棒控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、迭代學(xué)習(xí)控制、變結(jié)構(gòu)控制以及反演控制設(shè)計(jì)方法。其中,“你變我也變的”的自適應(yīng)控制因?yàn)槭腔贚yapunov函數(shù)設(shè)立的,所以當(dāng)ROV運(yùn)動(dòng)存在干擾或ROV模型建立存在偏差時(shí),都會(huì)影響到ROV作業(yè)動(dòng)作的精準(zhǔn)性。而“以不變應(yīng)萬變”的魯棒控制,因其預(yù)加的允許干擾量可以消除一部分干擾,但是不能隨著干擾的具體大小做出相應(yīng)的反應(yīng),又過于僵硬。在此,本文利用自適應(yīng)魯棒控制理論算法,設(shè)計(jì)ROV水下懸停姿態(tài)控制器

4、,將自適應(yīng)魯棒控制算法和水下機(jī)器人的姿態(tài)控制相結(jié)合。
　　利用Matlab/Simulink進(jìn)行ROV的數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn),從理論力學(xué)角度,觀察ROV的數(shù)學(xué)模型與穩(wěn)定的參考模型輸出之間的差值與時(shí)間的關(guān)系,分析自適應(yīng)魯棒算法控制器的狀態(tài),從而驗(yàn)證自適應(yīng)魯棒算法控制器的穩(wěn)定性和可靠性。通過 ROV誤差信號(hào)的有界收斂和 ROV不同采集時(shí)間段的圖形對(duì)比,證實(shí)了自適應(yīng)魯棒算法應(yīng)用到ROV姿態(tài)懸停控制的可行性。
　　通過建模仿真分析,可以得到