自主式水下航行器建模與運(yùn)動(dòng)控制仿真研究.pdf

1、海洋是全球生命支持系統(tǒng)的一個(gè)基本組成部分,是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的寶貴財(cái)富,為了開發(fā)海洋資源,水下航行器的開發(fā)和利用日趨活躍.自九十年代以來,在水下機(jī)器人領(lǐng)域特別是自主式水下航行器(AUV)的研究得到了各國(guó)研究者的廣泛關(guān)注,同時(shí)也取得了巨大進(jìn)展.該論文研究的對(duì)象是一個(gè)形狀近似魚雷的自航式水下機(jī)器人,研究的目的在于建立研究對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,并針對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行航行器運(yùn)動(dòng)控制仿真,為后續(xù)控制器的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)及向?qū)ё饔?該文從魚雷的數(shù)學(xué)建模思想出發(fā)

2、,建立了研究對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,利用小擾動(dòng)原理簡(jiǎn)化了數(shù)學(xué)模型并得出了深度、偏航角等控制參數(shù)的控制模型.通過與魚雷的計(jì)算結(jié)果比較,證實(shí)了建模的正確性.鑒于目前,PID控制的成熟與廣泛運(yùn)用,該文首先運(yùn)用PID控制,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)控制的仿真,仿真結(jié)果表明PID控制勝任該對(duì)象的控制.文中也對(duì)該對(duì)象進(jìn)行了最優(yōu)控制的仿真.上述兩種控制策略的仿真結(jié)果雖然令人滿意,但都是依賴于簡(jiǎn)化模型的,其有效性有待于實(shí)驗(yàn)研究的證實(shí).模糊控制是不依賴于數(shù)學(xué)模型的,基

3、于經(jīng)驗(yàn)的控制策略,對(duì)水下航行器的控制尤為適用.該文將模糊控制用于自主水下航行器的運(yùn)動(dòng)控制,在控制器設(shè)計(jì)中避開了復(fù)雜的模糊邏輯理論,從淺顯的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)總結(jié)出調(diào)整模糊控制決策表的規(guī)律,給出了深度、航向、縱傾控制的控制決策表,仿真結(jié)果證實(shí)了該方法的正確性.同時(shí)也注意到模糊控制的穩(wěn)態(tài)精度性能并不好,而PID控制的穩(wěn)態(tài)精度性能較好,若能將兩種控制策略結(jié)合起來,在偏差較大時(shí)運(yùn)用模糊控制,在偏差較小時(shí)切換到PID控制將是較好的控制策略.應(yīng)該指出的是文中