水下機(jī)器人近水面運(yùn)動的變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)研究.pdf

1、哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文水下機(jī)器人近水面運(yùn)動的變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)研究姓名：朱計華申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計制造指導(dǎo)教師：蘇玉民20070101哈爾濱T 程大學(xué)碩七學(xué)位論文A b s t r a c tA u t o n o m o u s U n d e r w a t e rV e h i c l e ( A U V ) i s at y p i c a l s y s t e m w h i c h i sc h a

2、 r a c t e r i z e db y h i g l ln o n l i n e a r i t i e s ，c o u p l i n g sa n d u n c e r t a i n t i e s ．I ng e n e r a l , i ti sd i f f i c u l tt og e ti t sp r e c i s ed y n a m i c m o d e l ．T h e m o t i o

3、 no f A U V c h a n g e so b v i o u s l yw h e n i t n a v i g a t e s n e 缸s u r f a c eu n d e r t h e i n f l u e n c e o fo c e a n w a v e s ．T h eh y d r o d y n a m i c e f f e c t b e c O m e s m o l ec o m p l

4、i c a t e da n d t h en o n l i n e a r i t y o fi t sm o t i o nb e c o m e s m o I ' en o t a b l e ．‰A U vw i l lf l o a t 印t o t h es u r f a c ea n df i n a l l yf l o a t so u t o f t h e s u r f a c eu n d e r

5、 t h e i n f l u e n c e o f t h e s e c o n d - o r d e rw a v e f o r c e s ．S oi ti sd i f f i c u l t t os u s t a i n t h ed e p t h ．A s a n i n t e g r a t ec o n t r o lm e t h o d ，t h e m e r i t o f V a r i a

6、b l eS t r u c t u r eC o n t r o l ( v s c )m e t h o d l i e s i n t h a t i t c a nu s e ：i m p r e c i s e m a t h e m a t i c a lm o d e l s t o d e s i g n t h ec o n t r o l l e r ．B e s i d e s ，t h e d e s i g n

7、 o fs l i d i n g s i d e i s i n s e n s i t i v e t o u n c e r t a i n t i e si n c l u d i n gp a r a m e t e rv a r i a t i o n sa n de x t e r n a ll o a dd i s t m 3 0 a n c e ．S oi t i s s u i t a b l et oc o n t

8、 r o l t h e m o v e m e n t o f A U V ’S n a v i g a t i n g n e a rs u r f a c e ．T I l i sd i s s e r t a t i o na i m sa t t h ea p p l i c a t i o no f V S C t ot h em o t i o nc o n 加lo fA U V ' sn a v i g a t

9、i n gn P d l ．r 蜘t l ' f a t 3 e , a n d t r y i n g t o d e s i g nac o n t r o l s y s t e mw h i c hp e r f o r m sb e t t e r ．F i r s t l y , d y n a m i cm o d e lo fA U V w i t h6d e g r e e so f f i ' e e

10、 d o m i sp r o p e r l y s i n I p H f l e d f o r t h e n e e d o fp r a c t i c e ．W a v e f o r c e s a r e c a l c u l a t e dn u m e r i c a l l y t h r o u g hw a v es p e c t r u ma n ds i m u l a t i o n 麟e a t

11、c hi s c a r r i e do u tw h e nt h e A U V n a v i g a t e s n e a rt h es u r f a c e ．T h e n a k i n do f V S Cp r o b l e mo f c o n t r o l l a b l er e g u l a rn o n l i n e a rs y s t e mi s r e s e a r c h e di

12、 n t h i sd i s s e r t a t i o n ．F o rt h ec o n t r o l l a b l er e g u l a rm u l t i - i n p = n o n l i n e a r s y s t e m , ad e c e n t r a l i z e dc o n t r o ls t r a t e g yi s s e l e c t e da n dt h e s y

13、 s t e mi s c h a n g e d i n t o t h e l i n e a r r e d u c t i o n a lf o r m ．T h ep o l es e t t i n gm e t h o d i su s e dt od e s i g nt h es w i t c h i n g f u n c t i o n ．I no r d e r t oe l i m i n a t ec h

14、a n e r i n 島t h e t e n d e n c y r a t i o ns t r a t e g ya n d t h es l i p p e r yf u n c t i o n m e t h o d i su s e d ．B e s i d e s , a ni n t e g r a t o r i sa d d e d t ot h e c o n t r o l l e r t or e d u c

15、 et h e s t e a d y - s t a t ee r r o r u n d e r t h e w a v ed i s t u r b a n c e s ．F i n a l l y , s i m u l a t i o ne x p e r i m e n ti s c a r r i e do u ta tt w os i t u a t i o n s ：i nd e e p o c e a nw i t