原文传递
面向典型任务的UUV空间运动规划方法研究
| 论文题名： | 面向典型任务的UUV空间运动规划方法研究 |
| 关键词： | 无人水下航行器;避障规划;模糊控制;仿真平台 |
| 摘要： | 随着海洋研究和开发的不断深入加上国防的需要，承担管道检测、港口防御以及目标打击等任务无人水下航行器（UUV）的研究成为当前的热点。自主性及安全性是UUV工作的重要特性，自主性就是说UUV能够与环境进行交互，而运动规划是其自主能力的一个重要体现；安全性是UUV完成多样性任务的前提，安全性的含义是UUV在执行任务时，通过合理规划与控制，能够有效的解除威胁。本文以航渡避障和鱼雷攻击两种典型任务为背景，完成UUV数学模型、海流干扰模型、UUV航渡避障任务运动规划、鱼雷攻击任务运动规划、UUV运动控制方法与仿真软件的建立等研究： 首先，建立包含固定坐标和载体坐标的坐标系统，通过受力分析建立简化后的UUV水平面数学模型，在坐标系统中对海流干扰进行分析和分解，建立定常海流干扰模型，并将该海流模型加入UUV数学模型中，建立考虑海流干扰的UUV数学模型，通过仿真验证模型的正确性。 其次，针对航渡避障任务，应用模糊控制理论，对UUV水平面避障运动分别设计了速度模糊规划器和艏向模糊规划器，规划出UUV避障运动合适的速度和艏向。针对UUV的速度和艏向控制问题，分别设计了独立的PID控制器，并对设计的模糊规划器和控制器的有效性进行验证。 再次，针对鱼雷攻击任务，从机动航路规划与占位规划两个方面对UUV的运动规划问题加以研究。将发现目标后的UUV机动航路分解为接敌跟踪航路和占位航路，设定了相应航路选择的标准和界限，根据敌我运动态势规划出UUV的机动航路方案。在占位航路中，通过占位参数计算与分析，规划出UUV的占位方案。 最后，基于Qt构建UUV运动规划与控制仿真平台，集成了UUV数学模型、海流干扰模型、模糊规划器、UUV鱼雷攻击机动航路规划和占位规划、UUV运动控制器等功能模块；设计了综合仿真案例，在模糊规划器与控制器作用下，UUV自主完成航渡避障；发现目标后，UUV自动完成机动航路规划和占位规划，并在控制器作用下，实施有效的目标跟踪、占领射击阵位完成鱼雷攻击，由此验证了采用本文所提出的方法的正确性、可行性和有效性。 |
| 作者： | 周东波 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 王宏健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
