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动基座条件下的UUV对接控制方法研究
| 论文题名： | 动基座条件下的UUV对接控制方法研究 |
| 关键词： | 水下无人航行器;对接装置;模糊控制;动基座条件 |
| 摘要： | 水下无人航行器(Unmanned Underwater Vehicle, UUV)是一种小型水下载体，广泛应用于军事研究，商用等领域。介于 UUV携带的能源量的限制，应当选取一种智能的自动回收方式进行回收。伴随回收应用的不断拓展，UUV水下自主回收方式已成为众科研人员研究的重点。介于目前所选用的回收方式多为水面吊起方式，对于 UUV的保密性不能保证。本文选择的是相对先进的水下回收方式，就动基座条件下，对UUV对接进行了深入探讨。 首先分析研究了水下环境下对对接装置的要求及需求，选择最优方案的同时，设计并用ProE绘画了对接装置的3D图，描述了相对于他人的设计的不同之处及改进之处，同时对对接装置在 UUV对接过程中起到的作用进行了阐述，并对对接时所允许的误差限定做了介绍。然后，对 UUV及母艇的数学模型进行了推导建立，再根据本文的需求，将 UUV数学模型分水平面、垂直面解耦，然后仿真验证，验证了模型的正确性。接下来，对对接的控制方法——模糊控制进行了探讨，详细的介绍了T-S模糊控制理论的理论基础，说明了控制器的设计原理，并针对本文的模型对其稳定性进行了证明，在此条件下，基于模糊控制理论，设计了 UUV的速度控制器、艏向控制器以及深度控制器等，并考虑了不同情况，对控制器的正确性、精确性进行了仿真验证。完成控制器的设计后，针对定基座条件下、动基座条件下，设计了相应的控制策略，并以对接区域地图的方式给出了描述，在艏向控制方面，选用模糊控制进行了艏向期望角的设定，再结合设计成功的控制器，对 UUV进行了定基座条件下的对接仿真实验，这期间，给出了同一位置不同 UUV初始艏向角情况下的对接结果，并给出在不同母艇初始艏向角的情况下的对接情况，比较全面的覆盖了对接区域地图上的控制策略设计，意在说明控制策略设计以及控制器设计的精确性。 由于 UUV在近壁面运动时和无界面流场运动时，水动力性能有所不同。本文对此进行了研究，并进行了相应仿真，得到需要的参数。然后，建立了 UUV近母艇状态下的模型，考虑无界流场和有界流场的切换，修正了动基座条件下的对接控制策略，并进行了不同位置下的动基座条件下的仿真，证明了先前所设计的控制器以及控制策略的正确性和合理性。 最后，对全文进行了总结，提出不足之处，并对下一步工作进行展望。 |
| 作者： | 宋吉广 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 张伟;李来春 |
| 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 |
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