基于觀測器的動態(tài)終端滑模控制器在高速小型水下機器人姿態(tài)角控制上的應用.pdf

1、小型自治水下機器人(小型AUV),因為具有結構相對簡單,造價低、航速快,機動靈活,隱蔽性好,可以快速完成布放等優(yōu)點,逐漸引起了人們的重視,并開始應用于近海環(huán)境監(jiān)測、水底地質勘探、水底地貌測繪,大型船只外殼的日常維護性檢查,港口安全監(jiān)控,人道主義搜救,科學研究等多個方面。同其它種類地水下機器人一樣,小型水下機器人的運動為空間內的六自由度運動,其動力學方程具有強耦合性和強非線性的特點,導致小型水下機器人的控制問題變得比較十分復雜。因此,針對

2、小型AUV,設計一種簡單且具有自適應能力強的魯棒控制器,簡單的,具有自適應能力的強魯棒控制器,其意義顯得尤為重要。
　　本文以小型水下機器人的姿態(tài)控制作為研究對象,針對小型AUV,著重研究了其姿態(tài)控制問題。并針對此類小型AUV自身的特點,提出了一種基于動態(tài)終端滑?？刂评碚摵陀^測器的姿態(tài)控制方法。該控制方法具有在僅能獲取到有限數據的情況下,自動調整控制器參數,進而獲得一種低抖動的,可以確保水下機器人姿態(tài)角在有限時間內收斂的控制信號。

3、并通過數值仿真驗證了該控制方法的可行性。
　　本文首先依據流體動力學理論和已有文獻,建立了一種能夠反映小型水下機器人動力學特點的動力學模型,并通過將模型的數值仿真數據和實際實驗獲得的數據進行對比,驗證所建立的動力學數學模型的有效性和準確性。隨后,本文基于高增益觀測器理論,自適應控制理論和動態(tài)終端滑模理論,提出了一種基于觀測器的自適應動態(tài)終端滑?？刂破?該控制器具有設計相對簡單,具有自適應能力,強魯棒性,和低抖動的特點。并通過李亞普