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自主水下航行器模糊滑模控制方法研究
| 论文题名： | 自主水下航行器模糊滑模控制方法研究 |
| 关键词： | 自主水下航行器;模糊滑模控制;抗干扰能力;自主性 |
| 摘要： | 自主水下航行器（autonomous underwater vehicle，以下简称AUV）是一种能够通过自主方式在水下环境中运动和操作的无人海洋运载器，可以完成海底探测、水下作战以及深海资源开发等特定任务，应用前景广阔，代表了未来水下航行器技术的发展方向。AUV的控制问题具有模型非线性、时变和强耦合等特点，且需要克服复杂的水下工作环境带来的随机扰动，因此鲁棒性和抗干扰能力较强的控制方法是是实现AUV自主性的关键。 本文对AUV的运动及其控制方法进行一系列研究，具体工作内容如下： 首先，学习模糊控制、滑模变结构控制以及二者的组合控制策略，即模糊滑模控制。在此基础上研究适合于AUV的控制策略：为改善模糊控制性能，采用辅助模糊控制调节量化因子，提出一种基于模糊切换增益调节的模糊自校正控制方法；为了削弱滑模变结构控制的抖振现象，采用模糊控制的输出代替符号函数作为滑模变结构控制的切换项来柔化控制信号，提出一种切换模糊化滑模变结构控制方法。 其次，建立AUV水下空间运动的六自由度数学模型，包括运动学模型和动力学模型。为了便于控制方法的应用，将其解耦为垂直面和水平面2个控制模型，并根据实际需要对垂直面控制模型进行线性化处理。考虑到模型的不确定性，为了更加符合实际，分别给出垂直面和水平面控制模型在参数摄动后的上限和下限形式。 再次，针对AUV垂直面线性化模型，提出一种基于等效控制的切换模糊化滑模变结构姿态控制方法和一种基于指数趋近律的切换模糊化滑模变结构姿态控制方法；针对水平面非线性模型，提出一种模糊自校正航迹控制方法和一种基于切换模糊化的滑模变结构航向控制方法。 最后，将上述控制方法应用于AUV控制模型，仿真试验取得较好的控制效果，验证其有效性和可行性。 |
| 作者： | 郝阳 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 赵新华 |
| 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 |
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