原文传递
含状态时滞的欠驱动UUV深度控制方法研究
| 论文题名： | 含状态时滞的欠驱动UUV深度控制方法研究 |
| 关键词： | 水下无人航行器;状态时滞;深度控制;海流干扰;并行分布补偿 |
| 摘要： | 水下无人航行器（Unmanned Underwater Vehicle，UUV）深度的精确控制，是成功完成海洋资源探测与开采、海底地貌测绘以及对海洋环境监测等任务的基本保障。随着UUV智能化、功能多样化的发展趋势，航行器对其内部的信息传输稳定性要求也逐步成为人们的焦点。将网络控制系统（Network Control System,NCS）中的分布式控制系统设计思想引入UUV控制系统结构设计是现阶段研究方向，这对于UUV控制理论研究及其工程应用都存在着重要意义。针对网络控制系统在欠驱动UUV深度控制系统的应用而引起的网络通信时滞问题进行深入分析研究，力求使得针对含状态时滞的欠驱动UUV深度控制系统而设计的控制器能够更好、更有效地实现航行器的精确深度控制。 首先，针对实验室某型号UUV的内部网络通信架构，结合网络控制系统模型以及欠驱动UUV六自由度数学模型进行分析、简化，建立含状态时滞的欠驱动UUV深度控制系统数学模型，同时针对海流干扰模型也进行一定的分析。 其次，针对含定常时滞的欠驱动UUV深度控制系统中存在的非线性以及参数不确定性的问题，通过引入 T-S模糊模型进行逼近，并提出了基于并行分布补偿（Parallel Distributed Compensation，PDC）原理设计状态反馈控制器的方法；设计合适的Lyapunov-Krasovskii泛函进行对其论证分析，证明闭环系统的稳定性，并通过线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequality，LMI）求解每条模糊规则所对应状态反馈控制器的控制系数。 再次，针对含时变时滞的欠驱动UUV深度控制问题，提出一种自适应全局鲁棒滑模控制器的设计方法。其中，针对欠驱动UUV深度控制系统存在的参数不确定性及外界干扰，如上引入T-S模糊模型，建立含时变时滞及外界干扰的欠驱动UUV深度控制系统数学模型；基于全局鲁棒滑模的思想，设计一种含有状态时滞项的积分滑模面，以达到消除趋近模态的目的，从而实现整个系统的全局鲁棒滑模控制；基于LMIs可解性条件，给出了滑动模态稳定的充分条件，并通过构造新的含模糊权依赖型Lyapunov-Krasovskii泛函予以证明，降低保守性；针对外界干扰存在的未知参数，结合自适应控制思想中的参数自适应估计方法设计出自适应全局鲁棒滑模控制器克服外界干扰及时变时滞对系统的影响。 最后，针对以上为含定常时滞以及时变时滞的欠驱动UUV深度控制系统所分别设计的控制器进行数值仿真；在仿真的过程中将通过一系列的对比仿真实验进行详细的论证分析去验证控制器的适用性、稳定性以及抗干扰能力。 |
| 作者： | 肖遥 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 张勋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
