原文传递
含状态时滞的受扰水下航行器的滑模与最优跟踪控制
| 论文题名： | 含状态时滞的受扰水下航行器的滑模与最优跟踪控制 |
| 关键词： | 水下航行器;滑模控制;最优跟踪控制;持续扰动 |
| 摘要： | 21世纪是海洋的世纪，世界各国对海洋资源开发和利用都越来越重视。自主式水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）可以在水下执行海洋勘测、通信、打捞、危险条件下代替人工作业等多种任务，因而水下航行器的开发已经成为各国研究的热点。AUV不同于在陆地上运行的机器人，在海底的环境中，有各种不确定因素，例如海流、未知扰动、通讯距离受限、通信失真等。因而利用现代控制的理论研究AUV系统问题，是一个十分具有意义的研究课题。 本文主要研究了一类受到持续扰动的含有控制时滞的水下航行器的滑模控制与最优跟踪控制。本文的研究内容和创新点主要有： 1、本文首先综述了AUV的应用以及国内外的研究现状，简要介绍了时滞系统、变结构控制、最优控制的基本思想、研究现状及应用。说明本课题研究的意义所在。 2、参考文献资料研究AUV控制系统的物理背景和数学模型。根据目前AUV常用的六自由度的控制模型进行适当的理想化，从而将模型简化，得到四自由度的控制模型，并将该数学模型的线性部分和非线性部分进行分离，根据工程背景，考虑扰动、时滞等现象，得到适合研究的受到持续扰动的并且含有状态时滞的AUV系统的数学模型。 3、研究受到持续扰动AUV系统的稳定性问题，利用内模原理设计抑制外部扰动的补偿器。针对得到的数学模型，提出一种滑模控制算法，该算法使得滑模控制分为两个状态，一个是利用传统的到达控制律使系统轨迹单调趋向滑模面，另一个是利用滑模控制律使运动轨迹一步到达滑模面。通过仿真证明，该算法高效有效。 4、研究一类含状态时滞的水下航行器的最优输出跟踪控制问题。首先将含有状态时滞的连续时间系统模型进行无时滞转换，得出等价的无时滞系统的最优跟踪控制问题；然后将这一最优跟踪问题转化为等价的最优调节问题，从而可以直接利用最优调节问题的结论，得出需要的控制律。仿真结果证明了这一算法的有效性。 5、研究一类含状态时滞的水下航行器的最优扰动抑制问题，其非线性项的系数非常小，且受到的外部扰动是线性的。通过模型转化，将含状态时滞的最优扰动抑制问题转化为无时滞最优扰动抑制问题，提出了最优扰动抑制的控制律，仿真结果表明这一控制律是有效的。 |
| 作者： | 刘昆 |
| 专业： | 计算机技术 |
| 导师： | 唐功友 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国海洋大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
