微小型水下機器人運動控制技術(shù)研究.pdf

1、微小型水下機器人的設(shè)計和精確運動控制技術(shù)是急需發(fā)展和完善的技術(shù)。因此，對帶翼微小型水下機器人的設(shè)計進行理論性總結(jié)，對其仿真系統(tǒng)和運動控制技術(shù)進行系統(tǒng)分析，具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。 本文在以下幾個方面作出了一些嘗試： 1)提出了利用水平襟翼控制水下機器人垂向定深運動的控制策略與算法。將定深控制轉(zhuǎn)變到縱傾控制，利用縱向定速控制和縱傾控制實現(xiàn)了水下機器人垂向定深運動。推導出了水平襟翼控制水下機器人垂向定深運動的推力分配方

2、程。 2)利用免疫算法產(chǎn)生多樣性抗體的能力，抗體濃度自我調(diào)節(jié)，抗原的免疫記憶功能實現(xiàn)了S面控制器參數(shù)優(yōu)化計算的快速收斂，避免了局部峰值的徘徊。詳細論述了s面控制器參數(shù)免疫遺傳優(yōu)化的具體實現(xiàn)。大量的仿真實驗和湖中實驗得到了確定性的結(jié)果。表明了此算法對于水下機器人運動非線性控制器的參數(shù)尋優(yōu)能達到很好的效果。 3)將仿人智能控制理論應(yīng)用于水下機器人運動控制。針對“WL-1”水下機器人的艏向控制困難的特點，將仿人智能控制理論引入

3、到水下機器人艏向運動控制中。通過區(qū)分控制階越相應(yīng)不同的過程，實現(xiàn)不同的控制策略，減少了模糊控制的偏差論域，使控制更加精細，減少了艏向的振蕩。 4)基于動力學模型進行了水下機器人運動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，得到了水下機器人縱向定速PD控制的穩(wěn)定域和縱向定速S面控制的監(jiān)測方程。為今后水下機器人運動控制器的穩(wěn)定性設(shè)計提供了設(shè)計參考。 5)提出海流擾動下的最優(yōu)艏向規(guī)劃器和海流環(huán)境下的路徑跟蹤策略。利用最優(yōu)控制的泛函變分法，拉格朗日

4、方程和哈米爾頓算子求解海流中水下機器人的艏向規(guī)劃問題。設(shè)計了艏向加速度規(guī)劃器，使其適合海流中的航渡問題。根據(jù)速度矢量合成原理，提出了海流下路徑跟蹤的力矢量合成方法。有效地解決了海流條件下微小型水下機器人的環(huán)境適應(yīng)性問題。 本文對“WL-1”水下機器人的運動控制技術(shù)進行了有益的研究和嘗試。在課題的研究過程中作者深深體會到水下機器人運動控制技術(shù)所涉及知識的廣博性和技術(shù)研究的重要現(xiàn)實意義。就本文所論及的運動控制技術(shù)方法而言，仍有值得進