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文檔簡(jiǎn)介
1、21世紀(jì)是海洋的世紀(jì),世界各國(guó)對(duì)海洋資源開發(fā)和利用都越來越重視。自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)可以在水下執(zhí)行海洋勘測(cè)、通信、打撈、危險(xiǎn)條件下代替人工作業(yè)等多種任務(wù),因而水下航行器的開發(fā)已經(jīng)成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)。AUV不同于在陸地上運(yùn)行的機(jī)器人,在海底的環(huán)境中,有各種不確定因素,例如海流、未知擾動(dòng)、通訊距離受限、通信失真等。因而利用現(xiàn)代控制的理論研究AUV系統(tǒng)問題,是一個(gè)十分具有意義的
2、研究課題。
本文主要研究了一類受到持續(xù)擾動(dòng)的含有控制時(shí)滯的水下航行器的滑??刂婆c最優(yōu)跟蹤控制。本文的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)主要有:
1、本文首先綜述了AUV的應(yīng)用以及國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,簡(jiǎn)要介紹了時(shí)滯系統(tǒng)、變結(jié)構(gòu)控制、最優(yōu)控制的基本思想、研究現(xiàn)狀及應(yīng)用。說明本課題研究的意義所在。
2、參考文獻(xiàn)資料研究AUV控制系統(tǒng)的物理背景和數(shù)學(xué)模型。根據(jù)目前AUV常用的六自由度的控制模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦硐牖?,從而將模型?jiǎn)化,得到四自
3、由度的控制模型,并將該數(shù)學(xué)模型的線性部分和非線性部分進(jìn)行分離,根據(jù)工程背景,考慮擾動(dòng)、時(shí)滯等現(xiàn)象,得到適合研究的受到持續(xù)擾動(dòng)的并且含有狀態(tài)時(shí)滯的AUV系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
3、研究受到持續(xù)擾動(dòng)AUV系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題,利用內(nèi)模原理設(shè)計(jì)抑制外部擾動(dòng)的補(bǔ)償器。針對(duì)得到的數(shù)學(xué)模型,提出一種滑??刂扑惴?,該算法使得滑??刂品譃閮蓚€(gè)狀態(tài),一個(gè)是利用傳統(tǒng)的到達(dá)控制律使系統(tǒng)軌跡單調(diào)趨向滑模面,另一個(gè)是利用滑模控制律使運(yùn)動(dòng)軌跡一步到達(dá)滑模面。通過仿
4、真證明,該算法高效有效。
4、研究一類含狀態(tài)時(shí)滯的水下航行器的最優(yōu)輸出跟蹤控制問題。首先將含有狀態(tài)時(shí)滯的連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)模型進(jìn)行無時(shí)滯轉(zhuǎn)換,得出等價(jià)的無時(shí)滯系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制問題;然后將這一最優(yōu)跟蹤問題轉(zhuǎn)化為等價(jià)的最優(yōu)調(diào)節(jié)問題,從而可以直接利用最優(yōu)調(diào)節(jié)問題的結(jié)論,得出需要的控制律。仿真結(jié)果證明了這一算法的有效性。
5、研究一類含狀態(tài)時(shí)滯的水下航行器的最優(yōu)擾動(dòng)抑制問題,其非線性項(xiàng)的系數(shù)非常小,且受到的外部擾動(dòng)是線性的。通過
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