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欠驱动水下航行器编队协同控制研究
| 论文题名： | 欠驱动水下航行器编队协同控制研究 |
| 关键词： | 欠驱动水下航行器;编队运行;路径跟踪;运动控制 |
| 摘要： | 欠驱动水下航行器(UUV)的诞生为人类进行海洋探索和资源开发提供新的工具。在海洋资源探索、海底地形测绘、海难搜救以及军事上进行海洋监视、反潜战和反水雷战等方面，欠驱动水下航行器体现了它强大的利用价值。由于大范围的水下作业，单个UUV个体的能力限制，需要多个UUV进行协同作业，从而提高系统的工作效率，完成复杂的水下任务。因此，急需有效的编队控制策略，合理地分配各UUV的工作任务，建立适当的编队队形。 本文在国内外关于水下航行器的相关研究的基础上，分别研究了欠驱动水下航行器垂直面运动控制和编队协同路径跟踪控制问题。着重研究了针对海流干扰及模型参数不确定性影响下的UUV编队协同路径跟踪控制问题。主要研究内容如下: 第一，对海流干扰影响下的欠驱动水下航行器垂直面运动控制进行研究，将水下航行器变深运动转化为垂直面路径跟踪控制，基于反步法和李雅普诺夫稳定性理论设计跟踪控制器，实现对期望路径的渐近跟踪。 第二，针对复杂海洋环境下的UUV编队协同控制问题，基于虚拟结构法，结合路径跟踪控制和一致性算法构建编队运动控制策略。将编队任务分成两部分:其一，单个UUV个体的路径跟踪控制，即利用反步法和李雅普诺夫稳定性理论设计路径跟踪控制器，完成对各自期望路径的跟踪;其二，多个UUV之间的编队协同控制，即设计一致性协同算法，使得各个路径参数趋于一致，完成UUV编队的协同运动。考虑海流干扰和模型参数不确定性的影响，对海流干扰设计非线性干扰观测器，利用自适应控制技术对参数不确定性进行在线估计。分别在水平面以及三维空间上对编队协同路径跟踪进行了研究，并通过数值仿真验证了所设计控制策略的有效性。 |
| 作者： | 肖瑞武 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 孙洪飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 厦门大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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