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便携式AUV控制系统构建和控制方法研究
| 论文题名： | 便携式AUV控制系统构建和控制方法研究 |
| 关键词： | 便携式AUV;控制系统;PID艏向控制器;级联深度控制器;约束函数 |
| 摘要： | 随着人类对海洋资源的开发，对于水下环境的探测、近海区域的资源勘察、资源捕捞的需求增加，便携式AUV具有成本低、体积重量小、便于投放与回收等优点，具有广阔的应用前景。与此同时，便携式AUV对于控制系统提出了更高要求。在此背景下，本论文对便携式AUV控制系统的硬件和软件进行设计，同时针对便携式AUV的特点对便携式AUV的运动控制方法进行了研究。 首先，根据任务需求，采用合适控制形式，选取相应的传感器和执行机构等设备，分别对控制系统的硬件结构和软件架构进行设计。 然后，建立了便携式AUV运动数学模型，并对模型进行简化以利于控制器设计。同时，建立了级联深度控制器和PID艏向控制器。通过仿真试验，证明了所提出的控制器算法的稳定性。 然后，针对便携式AUV的深度和艏向控制，研究了模型预测控制算法。构建了便携式AUV的受力模型和运动数学模型，推导了状态空间方程，分析了其控制约束，设计了状态观测器。 最后，对模型预测控制方法的惩罚函数进行研究，提出了带有惯性惩罚项的约束函数。为了更好的收敛速度，设计了非线性的增益映射函数。通过仿真试验，证明了设计的约束函数的稳定性和优越性。通过与级联控制器对比，证明了模型预测控制方法在便携式AUV深度控制上的优越性。 |
| 作者： | 何笑 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张铁栋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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