深海作業(yè)型ROV控制系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著人類對深海的探索及海洋資源的開發(fā)不斷深入，深海作業(yè)型 ROV（Remotely Operated Vehicle：簡稱ROV）的作用越來越受到人類的重視。良好的控制系統(tǒng)性能是保證深海作業(yè)型ROV安全運行及作業(yè)的基礎，并且ROV作業(yè)時要受到不可預知的外界干擾，要求本體具有極高的靜止懸浮能力，因此ROV控制系統(tǒng)及其靜止懸浮控制在ROV設計過程中至關重要。
　　本論文首先對深海作業(yè)型ROV控制系統(tǒng)總體結構進行了設計，建立了分層式的控

2、制系統(tǒng)體系結構，分析ROV控制系統(tǒng)組成，針對ROV的實時性、可靠性等設計要求，設計了以VxWorks操作系統(tǒng)為平臺的控制系統(tǒng)軟件結構。分析ROV控制系統(tǒng)設計需求，搭建軟件的總體結構，設計基于ROV任務的軟件控制流程，并且設計ROV靜止懸浮控制流程。
　　其次，進行ROV數(shù)學模型建立及穩(wěn)定性分析。依據(jù)牛頓動力學定律以及動量矩定律建立ROV動力學模型，對其受力分析，結合ROV本體運動學模型，建立ROV空間動力學方程。分析ROV固有穩(wěn)定

3、性，并且應用Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)對ROV模型的穩(wěn)定性進行分析，同時進行ROV靜止懸浮分自由度解耦及穩(wěn)定性分析。
　　再次，結合傳統(tǒng) PID和智能模糊邏輯控制，設計模糊 PID靜止懸浮控制器。考慮ROV靜止懸浮特點，以高精度、穩(wěn)定性強的經典 PID為基礎控制方法，結合模糊邏輯對于非線性系統(tǒng)控制的優(yōu)點，設計模糊PID控制器。
　　最后，通過搭建了系統(tǒng)試驗仿真環(huán)境，并且設計以不同自由度外界擾動力的仿真實驗，驗證了所設計的深海