多推進器AUV的分布式并行運動控制.pdf

1、自主式水下機器人（AUV, Autonomous Underwater Vehicle）的運動具有強非線性、各自由度間相互耦合、運動模型難以獲得等特點，因此運動控制是水下機器人體系中一個十分復雜的問題，將直接影響到上層任務的實現(xiàn)。
　　隨著分布式控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，其體系結(jié)構(gòu)越來越復雜，因此對控制算法的要求也越來越高。目前PID控制、自適應控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制等，以及上述方法相互結(jié)合的控制算法已逐漸被應用于

2、水下機器人的控制領(lǐng)域。
　　本文的主要目標是基于滑模變結(jié)構(gòu)控制，設計了一種適用多推進器水下機器人的分布式并行運動控制（DPMC, Distributed Parallel Motion Control）系統(tǒng)。在課題原型樣機C-RANGER的基礎(chǔ)上，分析了AUV的推進器布置，基于滑模變結(jié)構(gòu)控制理論設計了推進器的驅(qū)動系統(tǒng)。同時采用了控制補償方法對推進器中的摩擦力進行模糊估計，有效地解決了低速伺服系統(tǒng)中的爬行現(xiàn)象。
　　分布式并行

3、運動控制有效地將分布式控制和現(xiàn)場總線技術(shù)進行了融合，巧妙地運用了C-RANGER的并行硬件架構(gòu)和解耦控制算法。文中根據(jù)AUV的動力學模型，分析了AUV的推進器和運動自由度之間的關(guān)系，根據(jù)滑模變結(jié)構(gòu)控制原理設計了相關(guān)的控制單元，對AUV分布式并行運動控制在MATLAB環(huán)境下進行了仿真研究。同時利用神經(jīng)網(wǎng)絡的學習功能，在線調(diào)整滑模切換函數(shù)，降低了滑模變結(jié)構(gòu)控制中的抖振現(xiàn)象。仿真結(jié)果表明，本文所提出的分布式并行運動控制算法能夠完成預期的航線規(guī)