小型自主水下航行器運動控制研究.pdf

1、小型自主水下航行器(UUV:Unmanned Underwater Vehicle or AUV:Autonomous Underwater Vehicle)，具有高度的自主性、精確的跟蹤和控制能力，可通過遙控或自主導航控制的方式在水下運動完成水下任務(wù)。本文針對小型水下航行器的多自由度強耦合、非線性系統(tǒng)，考慮外界復(fù)雜水流干擾及自身建模誤差等不確定性因素的影響，針對AUV的二維平面運動，采用動態(tài)滑?？刂埔约盎诜蔷€性干擾觀測器(NDO:N

2、onlinear Disturbance Observer)的方法，設(shè)計了航向跟蹤控制器；采用自適應(yīng)滑?？刂破髟O(shè)計軸向控制器，建立軸向跟蹤控制算法，實現(xiàn)了對航向和軸向的快速、精確的跟蹤響應(yīng)控制，仿真驗證了水下航行器平面運動控制與所設(shè)計算法的有效性和準確性。
　　本文研究工作如下:
　　第一部分：模型建立。建立了AUV的空間運動體坐標系，根據(jù)地面慣性坐標系和體坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系建立了水下航行器空間六自由度數(shù)學模型；針對數(shù)學模

3、型中存在的未建模動態(tài)和外界環(huán)境干擾等因素等效的系統(tǒng)總干擾項，將AUV數(shù)學模型按照運動平面解耦方法簡化為航向角運動模型和軸向運動模型。
　　第二部分：航向控制器設(shè)計?？紤]到AUV航向運動控制的復(fù)雜性以及外界不同程度的水流干擾，設(shè)計可根據(jù)不同干擾自動選取不同控制方法的智能航向控制器，仿真驗證了該控制策略的有效性和智能性，實現(xiàn)了對參考航向的快速、精確跟蹤。
　　第三部分：軸向控制器設(shè)計。針對軸向運動控制的特殊性，選取了自適應(yīng)反演滑