混合驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、作為一種新型的水下機(jī)器人，混合驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人具備螺旋槳驅(qū)動(dòng)與浮力驅(qū)動(dòng)兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，兼有水下自航行器(Autonomous Underwater Vehicle，簡(jiǎn)稱AUV)和水下滑翔器(Autonomous Underwater Glider，簡(jiǎn)稱AUG)的優(yōu)點(diǎn)。在螺旋槳驅(qū)動(dòng)模式下，具有航行速度快、機(jī)動(dòng)性好的優(yōu)點(diǎn)；當(dāng)以浮力驅(qū)動(dòng)模式航行時(shí)，具有航程大，隱蔽性好的優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的水下機(jī)器人相比，混合驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式更加復(fù)雜。因此，其控

2、制系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)較多，復(fù)雜程度較高，工作環(huán)境復(fù)雜，對(duì)可靠性提出更高的要求。
　　 本文以自主研發(fā)的混合驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人PETREL為依托，設(shè)計(jì)了融合AUV控制和AUG控制的分布式控制系統(tǒng)。本文的主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　　 1.針對(duì)復(fù)雜水下環(huán)境對(duì)通訊的不利影響，本文設(shè)計(jì)了基于串口和CAN總線的水下機(jī)器人復(fù)合分布式控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)避免了串口和水下機(jī)器人內(nèi)部CAN總線的相互干擾，更加適合多傳感器及多末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的水下機(jī)器人。

3、>　　 2.混合驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人核心控制單元和單元功能模塊設(shè)計(jì)。本文采用ARM7微控制器LPC2292設(shè)計(jì)了核心控制單元，使整個(gè)系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性和互換性。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了電源管理系統(tǒng)，螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)，姿態(tài)控制系統(tǒng)，變浮力系統(tǒng)等單元功能模塊。
　　 3.結(jié)合模糊PID控制器，對(duì)PETREL的航行控制策略進(jìn)行了研究，包括航行軌跡跟蹤策略、姿態(tài)保持策略以及意外處理策略。以上策略的應(yīng)用，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性，改善了動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，使得