微小型水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究.pdf

1、微小型水下機(jī)器人的設(shè)計(jì)和精確運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是急需發(fā)展和完善的技術(shù)。因此，對(duì)帶翼微小型水下機(jī)器人的設(shè)計(jì)進(jìn)行理論性總結(jié)，對(duì)其仿真系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。 本文在以下幾個(gè)方面作出了一些嘗試： 1)提出了利用水平襟翼控制水下機(jī)器人垂向定深運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)了水下機(jī)器人垂向定深運(yùn)動(dòng)。推導(dǎo)出了水平襟翼控制水下機(jī)器人垂向定深運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)了S面控制器參數(shù)優(yōu)化計(jì)算的快速收斂，避免了局部峰值的徘徊。詳細(xì)論述了s面控制器參數(shù)免疫遺傳優(yōu)化的具體實(shí)現(xiàn)。大量的仿真實(shí)驗(yàn)和湖中實(shí)驗(yàn)得到了確定性的結(jié)果。表明了此算法對(duì)于水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)非線性控制器的參數(shù)尋優(yōu)能達(dá)到很好的效果。 3)將仿人智能控制理論應(yīng)用于水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制。針對(duì)“WL-1”水下機(jī)器人的艏向控制困難的特點(diǎn)，將仿人智能控制理論引入

3、到水下機(jī)器人艏向運(yùn)動(dòng)控制中。通過區(qū)分控制階越相應(yīng)不同的過程，實(shí)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(xì)，減少了艏向的振蕩。 4)基于動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，得到了水下機(jī)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(cè)方程。為今后水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)參考。 5)提出海流擾動(dòng)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(jī)器人的艏向規(guī)劃問題。設(shè)計(jì)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(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性問題。 本文對(duì)“WL-1”水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)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(huì)到水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)所涉及知識(shí)的廣博性和技術(shù)研究的重要現(xiàn)實(shí)意義。就本文所論及的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)方法而言，仍有值得進(jìn)