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UUV对线控位的鲁棒约束模型预测控制方法研究
| 论文题名： | UUV对线控位的鲁棒约束模型预测控制方法研究 |
| 关键词： | 水下无人航行器;对线控位;鲁棒约束模型;预测控制;滚动时域 |
| 摘要： | 水下无人航行器（Unmanned Underwater Vehicle,UUV）目前已被世界多个国家应用到了军事领域，UUV在水下执行军事任务时，其隐蔽性是至关重要的，且受到携带能源限制，因此需要对 UUV进行水下隐蔽回收。目前世界各国已经发展了多种 UUV水下回收方式，并取得一定成果。由于要实现UUV的水下回收就必须设计高精度的控制系统，本文以母船背驮式搭载UUV回收方式为背景，对回收过程中UUV对线控位的方法进行重点研究，提出基于鲁棒模型预测控制算法的UUV对线控位策略。 本文首先对背驮式搭载UUV回收过程进行分析，对本文研究的UUV对象作简单介绍。通过研究UUV的运动特点，且由于回收对接过程 UUV只通过推进器系统提供各个自由度的动力，详细分析UUV推进器系统，然后基于固定坐标系和运动坐标系建立UUV空间六自由度运动数学模型，且根据回收特点进行了相应处理。 接下来针对应用到UUV对线控位中的鲁棒约束模型预测控制方法进行研究，研究学习模型预测控制方法的基本理论和特点，重点研究基于滚动时域H?鲁棒模型预测控制方法，且应用线性矩阵不等式理论、耗散理论等研究模型预测控制的设计算法，并详细分析基于滚动时域H?鲁棒模型预测控制方法的鲁棒稳定性。然后考虑到在UUV回收过程中受到不确定干扰的实际情况，本文对原有算法进行相应的改进，提高控制系统对不确定干扰的抑制能力，保证系统的鲁棒性。 考虑UUV回收过程中受到的约束，本文对其主要约束进行分析并用数学不等式表示。研究UUV对线控位方法，首先结合本文研究的基于滚动时域H?鲁棒MPC算法，并根据误差方程创建UUV对线控位的预测模型，然后采用鲁棒MPC算法设计控制器。 最后考虑母船在水下回收UUV的两种运动状态，设计两种数字仿真案例，对采用基于滚动时域H?鲁棒模型预测控制算法设计的控制系统进行仿真验证，通过对仿真结果的分析表明了本文研究的基于鲁棒模型预测控制的UUV对线控位策略的可行性和有效性。 |
| 作者： | 陈海田 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 张伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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