發(fā)布時間：2020-04-06 20:15

【摘要】：自主水下機器人(Autonomous Underwater Vehicle)如今是人類進行海洋探索的重要工具,在軍事和民用上朝著更加自主、更長的作業(yè)時間、更高的隱蔽性、更強大的數(shù)據(jù)交互能力的趨勢前進。由于AUV電池技術(shù)沒有進一步突破,傳統(tǒng)的母船布放回收進行能源補充和數(shù)據(jù)交換帶來的種種弊端,對AUV的回收對接研究顯得尤為重要。尤其在復(fù)雜的海洋環(huán)境下,探究有效的回收路徑跟蹤控制方法,完成回收任務(wù),是目前國內(nèi)外在回收對接技術(shù)上的熱點,對于AUV在軍事和民用領(lǐng)域都有重要作用。本文主要參與研制了一套具有水下AUV自主對接功能的實驗系統(tǒng),并針對AUV回收三維路徑跟蹤展開了控制新方法研究,具體研究內(nèi)容如下:論文首先分析了AUV回收對接系統(tǒng)和三維路徑跟蹤方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,并根據(jù)回收對接的項目需求,設(shè)計了“探海I型”AUV回收對接控制總體方案,研究了“探海I型”AUV的數(shù)學(xué)建模。其中包括建立了海流干擾下推進器、水平面和垂直面的數(shù)學(xué)模型。然后著重研究了“探海I型”AUV回收三維路徑跟蹤控制方法。對于水平面艏向角控制器,為解決海流干擾和滑�？刂茙�來的抖振問題,設(shè)計了一種新穎的模糊滑�？刂破�,引入了模糊控制來優(yōu)化滑模控制中趨近律的符號函數(shù);對于深度控制器,為解決AUV自身的模型和水動力參數(shù)的不確定性,提出了模糊積分S面控制,即對S面引入積分項,且對S面中的系數(shù)進行模糊化,以提高控制器的魯棒性和抗干擾能力。其次進行了“探海I型”回收控制系統(tǒng)設(shè)計。其中包括AUV本體和對接塢的軟硬件設(shè)計,重點設(shè)計了基于PC104 LINUX嵌入式架構(gòu)的MOOS水下軟件。最后進行了AUV湖試。其中包括了通信及驅(qū)動設(shè)備調(diào)試和檢查、路徑跟蹤試驗,經(jīng)過水面航跡、水下航跡、水下六邊形跟蹤湖試,驗證了所設(shè)計控制器的有效性和AUV控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,滿足了AUV水下對接回收功能的需求。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP242

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本文編號：2616973