面向觀探測的微小型UUV控制系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來水下機(jī)器人在海洋事業(yè)多個(gè)方面取得了顯著成績,微小型自主水下航行器(Mini-Unmanned-Underwater-Vehicle,MUUV)因體積小、投放與回收方便,在海洋探測與開發(fā)領(lǐng)域更具有成本優(yōu)勢。隨著其性能的逐步提高,功能的日益增強(qiáng),微小型UUV正在以獨(dú)自或編隊(duì)形式來完成更多領(lǐng)域的海洋作業(yè)任務(wù),成為人類探索、利用海洋的有力工具。本文開展了面向觀察、探測領(lǐng)域的微小型化的UUV控制系統(tǒng)的研究,主要內(nèi)容包括微小型UUV結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),

2、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),控制算法的研究與仿真實(shí)驗(yàn)工作。
　　論文首先根據(jù)微小型UUV的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,結(jié)合現(xiàn)有的制作工藝和設(shè)備供應(yīng),提出了微小型UUV的設(shè)計(jì)方案。在所設(shè)定的研究目標(biāo)下,對UUV的外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),綜合考慮所搭載設(shè)備的要求與UUV整體重心浮心的位置,對設(shè)備進(jìn)行了統(tǒng)一的分配布局。在此基礎(chǔ)上,重點(diǎn)介紹了微小型UUV運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成與工作原理。
　　其次,建立了描述微小型UUV運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系及坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,對微小型UU

3、V的受力進(jìn)行了分析,并進(jìn)一步分析了微小型UUV在海洋環(huán)境下受到的海流海浪干擾,建立相關(guān)模型;通過微小型UUV的水動(dòng)力對運(yùn)動(dòng)的影響與各自由度間相互影響,將六自由度運(yùn)動(dòng)方程簡化為垂直面運(yùn)動(dòng)模型與水平面運(yùn)動(dòng)模型,并對簡化后的模型進(jìn)行了操縱性仿真實(shí)驗(yàn)。
　　最后,總結(jié)歸納了自抗擾控制器的原理和參數(shù)整定方法,結(jié)合所建立的微小型UUV運(yùn)動(dòng)模型,設(shè)計(jì)了自抗擾首向控制器與自抗擾深度控制器,在半實(shí)物仿真環(huán)境下,考慮海流海浪對微小型UUV運(yùn)動(dòng)的影響,