基于矢量推進(jìn)器的AUV運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、水下自航行器AUV(Autonomous Underwater Vehicle)是一種與裝載母船無連接,依靠自身攜帶的高容量電池等能源來自主航行的一種全新水下機(jī)器人。它不需要龐大的水面輔助系統(tǒng),活動(dòng)視野廣,自動(dòng)控制能力強(qiáng),具有機(jī)動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn),在海洋勘測(cè)等民用和軍事領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。
　　為保證AUV在深海中完成既定任務(wù),運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)非常重要,一旦控制不當(dāng)就會(huì)直接影響AUV在水下整體的運(yùn)行狀態(tài),使AUV無法正常進(jìn)行勘測(cè),從而造成

2、重大損失。針對(duì)矢量推進(jìn)器,本文設(shè)計(jì)了一套完整的矢量推進(jìn)控制系統(tǒng),并進(jìn)行了整體控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)證明了該矢量推進(jìn)控制系統(tǒng)運(yùn)行良好,可以很好的消除航行中的振蕩效果,并且可以控制AUV有效的避開障礙物,滿足AUV完成海洋作業(yè)的推進(jìn)要求,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。在矢量推進(jìn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,主要包括:
　　首先設(shè)計(jì)了矢量推進(jìn)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)。從控制單元功能需求和控制精度考慮,本AUV設(shè)計(jì)采用ARM作為主控制器,并對(duì)主控制器外圍電路,轉(zhuǎn)向、俯仰

3、電機(jī)及主推進(jìn)器控制電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　其次創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了AUV運(yùn)動(dòng)控制策略。從航向,定深定高,航速等方面對(duì)AUV進(jìn)行了控制策略的分析并進(jìn)行常規(guī)PID控制方法設(shè)計(jì)。為解決在傳統(tǒng)的航向單閉環(huán)方法控制下AUV高速轉(zhuǎn)向時(shí)存在航跡跟蹤效果差的問題,針對(duì)矢量推進(jìn)器,本文創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了一種可以大幅度減小AUV轉(zhuǎn)向偏差及轉(zhuǎn)向時(shí)間的新型雙閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制算法,從而解決了傳統(tǒng)航向 PID控制方法存在的局限性問題,并且通過實(shí)驗(yàn)證明了雙閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制算法正確