基于多推進(jìn)器的AUV建模與控制器設(shè)計(jì).pdf

1、自主水下航行器(AUV)廣泛應(yīng)用于海洋救助與打撈、深海資源調(diào)查、海洋石油開(kāi)采、水下工程施工、軍事和國(guó)防建設(shè)等諸多方面，己經(jīng)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有潛在的應(yīng)用前景。自主水下航行器技術(shù)也是當(dāng)前世界各國(guó)投巨資爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)。 目前只有以舵作為控制輸入的傳統(tǒng)水下航行器，只能夠工作在航速較高的巡航狀態(tài)，當(dāng)航速較低時(shí)，舵的控制效率很低，航速為零時(shí)，舵即失去控制作用。本文在傳統(tǒng)水下航行器的基礎(chǔ)上，增加了兩個(gè)主推推進(jìn)器、兩個(gè)側(cè)推推進(jìn)

2、器和兩個(gè)垂直推進(jìn)器，使水下航行器具有更強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和靈活性。使其不僅能夠工作在速度較高的巡航工作狀態(tài)，而且能夠工作在低速、甚至速度為零時(shí)的懸停狀態(tài)。 本文主要的工作和創(chuàng)新點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：一、采用矢量參數(shù)的形式建立了基于多推進(jìn)器自主水下航行器的六自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程；對(duì)基于多推進(jìn)器自主水下航行器的流體動(dòng)力進(jìn)行了重新分類，給出了基于多推進(jìn)器自主水下航行器在巡航工作模式和懸停工作模式兩種不同工作狀態(tài)下流體動(dòng)力的數(shù)學(xué)描述。

3、 二、對(duì)基于多推進(jìn)器自主水下航行器存在懸停工作模式時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程進(jìn)行了分析，利用小擾動(dòng)原理，給出了水下航行器工作在懸停工作模式時(shí)，存在大功角、大側(cè)滑角情形下的線性化方法，并對(duì)方程進(jìn)行了縱平面和水平面的分解，分別推導(dǎo)了縱平面和水平面的線性化方程。 三、針對(duì)基于多推進(jìn)器自主水下航行器，引入了多輸入多輸出滑模變結(jié)構(gòu)控制理論；依據(jù)此理論，設(shè)計(jì)了縱平面和水平面的滑模變結(jié)構(gòu)控制器，實(shí)現(xiàn)了低速懸停工作模式時(shí)用垂推和側(cè)推控制，速度較高的巡