AUV垂直面運動控制過程中自抗擾方法研究.pdf

1、自主式水下航行器(AUV)的智能運動控制技術是AUV實現遠程航海的基礎所在,AUV在垂直面的運動控制能力是完成多樣性使命任務的重要技術保障,對其進行深入研究具有重要的現實意義。
　　 本文以某AUV為研究對象,基于自抗擾方法,對其在垂直面的運動控制問題,尤其是深度控制和縱傾控制問題進行了深入的研究,力求解決海洋環(huán)境下AUV垂直面運動的控制擾動問題。
　　 首先,基于研究對象AUV,完善了其垂直面運動的數學模型,并對該模型

2、的操縱性進行了仿真計算。依據該型AUV的空間六自由度模型,考慮推進器、舵機的機動特性以及模型的不確定性、海流、海浪、傳輸信號干擾等內外擾動,完善了該AUV的垂直面運動模型,并針對該模型進行了AUV垂直面操縱性仿真,得到了一些具有理論價值和實際應用參考價值的機動性性能參數。
　　 其次,基于自抗擾控制理論,設計并實現了AUV垂直面自抗擾控制器,分析了其抗擾性能。針對模型的不確定性、海流、海浪、傳輸信號干擾等典型內外擾動,分析了自抗

3、擾方法的擾動抑制性能,總結了自抗擾控制器的參數整定規(guī)律;針對AUV在垂直面運動過程中大變深、大縱傾角等問題,提出自抗擾深度-縱傾協(xié)調控制方法,設計并實現了AUV垂直而的自抗擾深度控制器、縱傾控制器,以及深度-縱傾協(xié)調控制器。
　　 最后,在AUV半實物仿真系統(tǒng)下開展了垂直面運動控制仿真試驗,進一步驗證了所設計的AUV垂直面自抗擾控制器的控制效果及抗擾性能。設計了AUV大深度分段下潛、垂直面鋸齒形潛浮、海底定高航行等典型仿真案例,

4、分析了AUV海試過程中近水面及水下航行時受到的海浪、海流等干擾岡素以及航行控制品質,基于海試案例,完成了AUV垂直面運動控制的深度、縱傾等單自由度仿真試驗以及深度-縱傾協(xié)調控制試驗,實現了欠驅動AUV垂直面的航行機動,降低了AUV在垂直面運動過程中由于大變深、大縱傾角等可能產生的危險,驗證了AUV垂直面自抗擾控制器的控制效果及抗擾性能。
　　 本文所設計的AUV垂直面自抗擾控制器,能夠有效抑制海浪、海流、模型不確定性、傳輸信號干