深海作業(yè)型ROV建模方法的研究.pdf

1、隨著地球的陸上資源的日益緊缺，海洋作為一個新的能源礦場，其開發(fā)越來越受到人們的重視。深海作業(yè)型ROV作為一種深海作業(yè)設(shè)備，其在海洋資源的開發(fā)利用中起到了舉足輕重的作用。
　　本文首先對深海作業(yè)型ROV的運動進(jìn)行受力分析，對ROV所受的外力分別進(jìn)行建模，再根據(jù)牛頓定律建立了ROV的六自由度運動學(xué)和動力學(xué)方程。此外，在ROV標(biāo)稱模型的基礎(chǔ)上，建立帶有模型參數(shù)不確定性的誤差模型，進(jìn)一步貼近實際ROV系統(tǒng)。
　　其次，ROV是一個時

2、變的非線性系統(tǒng)，各自由度之間的耦合現(xiàn)象非常嚴(yán)重，因此對ROV的六自由度運動模型進(jìn)行解耦合是非常有必要的。本文詳細(xì)介紹了三種解耦合方法：單自由度解耦、基于平面運動解耦和基于誤差模型解耦，分別推導(dǎo)了三種方法解耦合后的ROV運動方程形式，并且比較了各自的優(yōu)缺點。
　　再次，進(jìn)行了ROV穩(wěn)定性分析和操縱性驗證。根據(jù)建立好的運動模型，利用Lyapunov方法驗證ROV穩(wěn)定性；利用單自由度的解耦方法，將ROV運動模型進(jìn)行靜止懸浮狀態(tài)下單自由度

3、解耦，并進(jìn)行穩(wěn)定性分析；為了檢驗ROV機(jī)動性能，根據(jù)ROV的六自由度運動模型，進(jìn)行了單自由度水平直航、垂直面潛浮、水平面水平回轉(zhuǎn)和三維空間螺旋運動的數(shù)值模擬仿真，根據(jù)仿真結(jié)果得到ROV的相關(guān)操縱性參數(shù)。
　　最后，為ROV的六個自由度設(shè)計符合其特點的控制器。根據(jù)各個自由度的特點為軸向和側(cè)向兩個自由度設(shè)計了自適應(yīng)Backstepping滑?？刂破鳎粸榇瓜蚝汪枷騼蓚€自由度設(shè)計了帶有非線性干擾觀測器的自適應(yīng)Terminal滑?？刂破?；為