基于多推進器的AUV建模與控制器設(shè)計.pdf

1、自主水下航行器(AUV)廣泛應(yīng)用于海洋救助與打撈、深海資源調(diào)查、海洋石油開采、水下工程施工、軍事和國防建設(shè)等諸多方面，己經(jīng)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，具有潛在的應(yīng)用前景。自主水下航行器技術(shù)也是當前世界各國投巨資爭相研究的熱點。 目前只有以舵作為控制輸入的傳統(tǒng)水下航行器，只能夠工作在航速較高的巡航狀態(tài)，當航速較低時，舵的控制效率很低，航速為零時，舵即失去控制作用。本文在傳統(tǒng)水下航行器的基礎(chǔ)上，增加了兩個主推推進器、兩個側(cè)推推進

2、器和兩個垂直推進器，使水下航行器具有更強的機動性和靈活性。使其不僅能夠工作在速度較高的巡航工作狀態(tài)，而且能夠工作在低速、甚至速度為零時的懸停狀態(tài)。 本文主要的工作和創(chuàng)新點主要有以下幾個方面：一、采用矢量參數(shù)的形式建立了基于多推進器自主水下航行器的六自由度運動學方程和動力學方程；對基于多推進器自主水下航行器的流體動力進行了重新分類，給出了基于多推進器自主水下航行器在巡航工作模式和懸停工作模式兩種不同工作狀態(tài)下流體動力的數(shù)學描述。

3、 二、對基于多推進器自主水下航行器存在懸停工作模式時的運動學方程進行了分析，利用小擾動原理，給出了水下航行器工作在懸停工作模式時，存在大功角、大側(cè)滑角情形下的線性化方法，并對方程進行了縱平面和水平面的分解，分別推導(dǎo)了縱平面和水平面的線性化方程。 三、針對基于多推進器自主水下航行器，引入了多輸入多輸出滑模變結(jié)構(gòu)控制理論；依據(jù)此理論，設(shè)計了縱平面和水平面的滑模變結(jié)構(gòu)控制器，實現(xiàn)了低速懸停工作模式時用垂推和側(cè)推控制，速度較高的巡