多推進(jìn)器AUV的分布式并行運(yùn)動(dòng)控制.pdf

1、自主式水下機(jī)器人（AUV, Autonomous Underwater Vehicle）的運(yùn)動(dòng)具有強(qiáng)非線性、各自由度間相互耦合、運(yùn)動(dòng)模型難以獲得等特點(diǎn)，因此運(yùn)動(dòng)控制是水下機(jī)器人體系中一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，將直接影響到上層任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。
　　隨著分布式控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，其體系結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，因此對(duì)控制算法的要求也越來(lái)越高。目前PID控制、自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，以及上述方法相互結(jié)合的控制算法已逐漸被應(yīng)用于

2、水下機(jī)器人的控制領(lǐng)域。
　　本文的主要目標(biāo)是基于滑模變結(jié)構(gòu)控制，設(shè)計(jì)了一種適用多推進(jìn)器水下機(jī)器人的分布式并行運(yùn)動(dòng)控制（DPMC, Distributed Parallel Motion Control）系統(tǒng)。在課題原型樣機(jī)C-RANGER的基礎(chǔ)上，分析了AUV的推進(jìn)器布置，基于滑模變結(jié)構(gòu)控制理論設(shè)計(jì)了推進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。同時(shí)采用了控制補(bǔ)償方法對(duì)推進(jìn)器中的摩擦力進(jìn)行模糊估計(jì)，有效地解決了低速伺服系統(tǒng)中的爬行現(xiàn)象。
　　分布式并行

3、運(yùn)動(dòng)控制有效地將分布式控制和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)進(jìn)行了融合，巧妙地運(yùn)用了C-RANGER的并行硬件架構(gòu)和解耦控制算法。文中根據(jù)AUV的動(dòng)力學(xué)模型，分析了AUV的推進(jìn)器和運(yùn)動(dòng)自由度之間的關(guān)系，根據(jù)滑模變結(jié)構(gòu)控制原理設(shè)計(jì)了相關(guān)的控制單元，對(duì)AUV分布式并行運(yùn)動(dòng)控制在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行了仿真研究。同時(shí)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能，在線調(diào)整滑模切換函數(shù)，降低了滑模變結(jié)構(gòu)控制中的抖振現(xiàn)象。仿真結(jié)果表明，本文所提出的分布式并行運(yùn)動(dòng)控制算法能夠完成預(yù)期的航線規(guī)