深水自主水下航行器導(dǎo)航與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、擁有豐富石油能源和礦物資源的海洋,是世界各國(guó)利益競(jìng)爭(zhēng)的新空間,水下自航行器(Autonomous Underwater Vehicle,簡(jiǎn)稱AUV)作為一種可以在水下移動(dòng),并能搭載勘察、測(cè)量傳感設(shè)備的裝備,在海洋開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的作用日益顯著。
　　AUV水下自主航行,人為干預(yù)指令滯后甚至無(wú)法被響應(yīng),所以必須依托于邏輯清晰、性能可靠的控制系統(tǒng)。本文基于模塊化的分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),重點(diǎn)研究AUV導(dǎo)航定位控制系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
　　項(xiàng)

2、目課題建立了以PHINS慣導(dǎo)為核心的組合導(dǎo)航定位系統(tǒng),并開(kāi)發(fā)了GPS、DVL、深度計(jì)、USBL超短基線等輔助導(dǎo)航設(shè)備與 PHINS系統(tǒng)的硬件通訊鏈路和數(shù)據(jù)融合技術(shù)。在此基礎(chǔ)上,本文提出適合水下自航行器導(dǎo)航定位技術(shù)的聯(lián)邦Kalman濾波算法,并根據(jù)實(shí)際工況條件選擇設(shè)計(jì)基于無(wú)重置結(jié)構(gòu)的聯(lián)邦濾波器,充分利用各導(dǎo)航傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù),大幅提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性和可靠性。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了PHINS/DVL組合導(dǎo)航的精度以及USBL超短基線的位置修正技術(shù)。<

3、br>　　為提高AUV航跡跟蹤能力,本文開(kāi)發(fā)了一套簡(jiǎn)單、合理、可靠的航跡規(guī)劃與解析系統(tǒng)。結(jié)合自主研發(fā)的矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu),本文選擇了合適的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電機(jī)和俯仰/航向控制舵機(jī),基于安全性和可靠性考慮,開(kāi)發(fā)了適當(dāng)?shù)闹魍齐姍C(jī)以及舵機(jī)的控制方法,并提出基于模糊控制的分段 PID運(yùn)動(dòng)控制算法,提高了執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)不同工作環(huán)境的響應(yīng)能力。本文還研發(fā)了內(nèi)容完善、性能可靠的應(yīng)急保護(hù)措施,加強(qiáng)了AUV的航行安全性。
　　通過(guò)水域試驗(yàn),修正控制邏輯和算法,并根據(jù)