自主水下航行器建模與控制系統(tǒng)研究開發(fā).pdf

1、隨著海洋資源和環(huán)境日益成為當(dāng)今關(guān)注的焦點,以及海洋科研與軍事任務(wù)的迫切需求,90年代以來,自主水下航行器成為全世界研究的熱門課題.該論文是國家"十五"863計劃海洋監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域研究中重要的一部分,研究對象為小型化、模塊式、預(yù)編程自主水下航行器,主要研究內(nèi)容為系統(tǒng)建模和控制.自主水下航行器系統(tǒng)動力學(xué)模型具有很強的非線性特征,該文基于Newton-Euler方程建立了六自由度動力學(xué)模型,并運用解耦和小擾動理論,對模型進(jìn)行了合理簡化,將控制系

2、統(tǒng)分解為弱耦合的子系統(tǒng).基于簡化模型,分別設(shè)計了航速、航向、縱傾和深度的PID控制器,仿真結(jié)果證明了自航行控制系統(tǒng)的魯棒性和穩(wěn)定性.根據(jù)自主水下航行器的組成、功能和任務(wù),該文對分布式控制結(jié)構(gòu)和基于功能的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究.在此基礎(chǔ)上,首次將CAN總線應(yīng)用到自主水下航行器控制系統(tǒng)中,并設(shè)計了基于CAN總線的混合-分布式總體控制系統(tǒng).然后該論文重點針對總體控制系統(tǒng)中最基礎(chǔ)和最重要的執(zhí)行層控制系統(tǒng)進(jìn)行了總體規(guī)劃和詳細(xì)的軟硬件設(shè)計.包括:CAN