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面向观探测的微小型UUV控制系统研究
| 论文题名： | 面向观探测的微小型UUV控制系统研究 |
| 关键词： | 自主水下航行器;运动控制系统;环境干扰;仿真分析 |
| 摘要： | 近年来水下机器人在海洋事业多个方面取得了显著成绩,微小型自主水下航行器(Mini-Unmanned-Underwater-Vehicle,MUUV)因体积小、投放与回收方便,在海洋探测与开发领域更具有成本优势。随着其性能的逐步提高,功能的日益增强,微小型UUV正在以独自或编队形式来完成更多领域的海洋作业任务,成为人类探索、利用海洋的有力工具。本文开展了面向观察、探测领域的微小型化的UUV控制系统的研究,主要内容包括微小型UUV结构设计,控制系统设计,控制算法的研究与仿真实验工作。 论文首先根据微小型UUV的国内外发展现状,结合现有的制作工艺和设备供应,提出了微小型UUV的设计方案。在所设定的研究目标下,对UUV的外形结构进行了设计,综合考虑所搭载设备的要求与UUV整体重心浮心的位置,对设备进行了统一的分配布局。在此基础上,重点介绍了微小型UUV运动控制系统的组成与工作原理。 其次,建立了描述微小型UUV运动的坐标系及坐标系间的转换关系,对微小型UUV的受力进行了分析,并进一步分析了微小型UUV在海洋环境下受到的海流海浪干扰,建立相关模型;通过微小型UUV的水动力对运动的影响与各自由度间相互影响,将六自由度运动方程简化为垂直面运动模型与水平面运动模型,并对简化后的模型进行了操纵性仿真实验。 最后,总结归纳了自抗扰控制器的原理和参数整定方法,结合所建立的微小型UUV运动模型,设计了自抗扰首向控制器与自抗扰深度控制器,在半实物仿真环境下,考虑海流海浪对微小型UUV运动的影响,对微小型UUV运动控制进行了仿真实验;为验证在观察、探测领域的实用性,对做割草机运动进行了仿真实验,进一步验证了算法在实际应用中的性能。通过仿真结果得出,应用于微小型UUV的自抗扰控制算法适用于海流海浪等干扰环境,能有效跟踪设定轨迹,完成观察探测任务,对实际应用具有一定指导意义。 |
| 作者： | 于金冶 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 严浙平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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