深海作業(yè)型ROV控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著人類對深海的探索及海洋資源的開發(fā)不斷深入，深海作業(yè)型 ROV（Remotely Operated Vehicle：簡稱ROV）的作用越來越受到人類的重視。良好的控制系統(tǒng)性能是保證深海作業(yè)型ROV安全運(yùn)行及作業(yè)的基礎(chǔ)，并且ROV作業(yè)時(shí)要受到不可預(yù)知的外界干擾，要求本體具有極高的靜止懸浮能力，因此ROV控制系統(tǒng)及其靜止懸浮控制在ROV設(shè)計(jì)過程中至關(guān)重要。
　　本論文首先對深海作業(yè)型ROV控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，建立了分層式的控

2、制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，分析ROV控制系統(tǒng)組成，針對ROV的實(shí)時(shí)性、可靠性等設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了以VxWorks操作系統(tǒng)為平臺的控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)。分析ROV控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，搭建軟件的總體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)基于ROV任務(wù)的軟件控制流程，并且設(shè)計(jì)ROV靜止懸浮控制流程。
　　其次，進(jìn)行ROV數(shù)學(xué)模型建立及穩(wěn)定性分析。依據(jù)牛頓動(dòng)力學(xué)定律以及動(dòng)量矩定律建立ROV動(dòng)力學(xué)模型，對其受力分析，結(jié)合ROV本體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，建立ROV空間動(dòng)力學(xué)方程。分析ROV固有穩(wěn)定

3、性，并且應(yīng)用Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)對ROV模型的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，同時(shí)進(jìn)行ROV靜止懸浮分自由度解耦及穩(wěn)定性分析。
　　再次，結(jié)合傳統(tǒng) PID和智能模糊邏輯控制，設(shè)計(jì)模糊 PID靜止懸浮控制器。考慮ROV靜止懸浮特點(diǎn)，以高精度、穩(wěn)定性強(qiáng)的經(jīng)典 PID為基礎(chǔ)控制方法，結(jié)合模糊邏輯對于非線性系統(tǒng)控制的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)模糊PID控制器。
　　最后，通過搭建了系統(tǒng)試驗(yàn)仿真環(huán)境，并且設(shè)計(jì)以不同自由度外界擾動(dòng)力的仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的深海