自主式水下機器人滑模容錯控制技術(shù)研究.pdf

1、藍色海洋覆蓋著地球表面的71％，它包含了豐富的生物資源、礦產(chǎn)資源、水資源和金屬資源，在陸地資源日益匱乏的21世紀，它是人類生存和發(fā)展的寶貴財富，對人類可持續(xù)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，因此，海洋資源的開發(fā)越來越具有突出的戰(zhàn)略性意義。自主式水下機器人，集成了人工智能、自動控制、模式識別、信息融合等高科技技術(shù)，無人無纜自主工作在海洋空間，在水下勘探和作業(yè)方面具有活動范圍廣、潛水深度大等優(yōu)點，日益受到許多國家軍事海洋技術(shù)部門的重視。與此同時，自主

2、式水下機器人在復雜海洋環(huán)境中的安全性和可靠性也是備受關(guān)注的熱點問題，研究自主式水下機器人自主診斷和容錯控制技術(shù)對于提高其智能化水平和加快實用化進程具有重要的研究意義和實用價值。
　　本文在自主式水下機器人的載體技術(shù)、動力學建模及運動控制技術(shù)研究基礎(chǔ)上，著重研究了主動容錯控制技術(shù)。
　　為了研究自主式水下機器人的體系結(jié)構(gòu)、運動控制方式、故障診斷及容錯控制技術(shù)等，研制自主式水下機器人試驗平臺——“BeaverⅡ”號，為研究自主式

3、水下機器人的故障診斷和容錯控制技術(shù)提供研究和實驗的載體。
　　為了給水下機器人運動控制與容錯控制技術(shù)研究提供仿真實驗平臺，本文建立“BeaverⅡ”號動力學模型，基于Savitzky-Golay濾波方法和最小二乘法辨識動力學模型參數(shù)。另外，海流干擾是水下機器人控制過程中一個不可忽略的影響因素，本文對建立的水下機器人動力學模型進行海流環(huán)境下的修正。
　　針對水下機器人系統(tǒng)本身強耦合、非線性以及運動環(huán)境復雜、受外界干擾等特性，研

4、究水下機器人運動控制技術(shù)。針對滑模變結(jié)構(gòu)控制具有較好的跟蹤效果，但是存在嚴重的抖振問題，提出一種參數(shù)自適應方法來消除滑模控制的抖振，設(shè)計無抖振滑?？刂破?，通過仿真實驗和“BeaverⅡ”號試驗平臺的水池實驗驗證本文所提方法的有效性。
　　研究自主式水下機器人推進器容錯控制技術(shù)。在推進器故障程度辨識的基礎(chǔ)上，提出一種自主式水下機器人滑模容錯控制方法。在實際應用中，推進器的故障是一個漸變的過程，繼續(xù)增加故障故障推進器的推力，可能會引起