矢量推進(jìn)水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水下機(jī)器人作為一種有效輔助人類工作的工具，越來(lái)越多被應(yīng)用到諸多領(lǐng)域，它的出現(xiàn)極大提高了人類對(duì)海洋的開(kāi)發(fā)和探索能力。近些年，水下機(jī)器人技術(shù)在向著小型性、機(jī)動(dòng)性和靈活性方向發(fā)展，出現(xiàn)了眾多創(chuàng)新性研究領(lǐng)域，與此同時(shí)相應(yīng)的控制方法和策略也在推陳出新。
　　本文針對(duì)一種搭載矢量推進(jìn)裝置的水下機(jī)器人進(jìn)行了控制算法理論研究及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在實(shí)際水域測(cè)試中顯現(xiàn)出具備良好的運(yùn)動(dòng)能力和穩(wěn)定性。本文研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先

2、，建立水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制數(shù)學(xué)模型。通過(guò)建立大地固定坐標(biāo)系和體運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，并利用坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方程定義了水下機(jī)器人在水下的實(shí)際運(yùn)動(dòng)關(guān)系。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理，對(duì)水下機(jī)器人進(jìn)行受力分析，從而得到空間動(dòng)力學(xué)方程，建立其運(yùn)動(dòng)控制數(shù)學(xué)模型。
　　其次，對(duì)水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制理論展開(kāi)研究。根據(jù)其在水下運(yùn)動(dòng)環(huán)境的復(fù)雜和不確定性，引入自抗擾控制技術(shù)，討論了該控制器的原理和構(gòu)成，并根據(jù)控制器結(jié)構(gòu)對(duì)水下機(jī)器人數(shù)學(xué)模型進(jìn)行進(jìn)一步簡(jiǎn)化處理，搭建了自抗擾控制系

3、統(tǒng)深度與俯仰角控制仿真模型，仿真結(jié)果與PID控制算法進(jìn)行了對(duì)比和分析。
　　再次，進(jìn)行水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)矢量推進(jìn)器的特點(diǎn)，確定采用PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡做核心控制器，并分別建立伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和姿態(tài)深度信息采集系統(tǒng)，通過(guò)編繪上位機(jī)控制通訊軟件，實(shí)時(shí)操控和監(jiān)測(cè)反饋水下機(jī)器人水下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
　　最后，根據(jù)搭建的水下機(jī)器人控制系統(tǒng)，進(jìn)行單元和通訊測(cè)試，隨后在室內(nèi)及室外水域進(jìn)行運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了水下機(jī)器人良好的運(yùn)動(dòng)能