神經(jīng)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化的水下航行器模型預(yù)測控制.pdf

1、21世紀(jì)人類對(duì)海洋的開發(fā)和利用不斷增加，作為復(fù)雜海洋環(huán)境下的工作載體，自主水下航行器的研究備受世人矚目。其中，運(yùn)動(dòng)控制是自主水下航行器領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，自主水下航行器是典型的多輸入多輸出、強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合和帶約束的不確定性系統(tǒng)，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)其運(yùn)動(dòng)的精確控制。針對(duì)自主水下航行器的系統(tǒng)特點(diǎn)，本文采用先進(jìn)的控制技術(shù)和優(yōu)越的在線優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)對(duì)水下航行器的精準(zhǔn)控制。
　　首先，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)和流體力學(xué)知識(shí)，基于坐標(biāo)變換和剛體的牛頓-歐拉方

2、程建立水下航行器的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)模型進(jìn)行合理的簡化，得到四自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和垂直面動(dòng)力學(xué)模型，將這兩個(gè)模型作為控制對(duì)象，為其設(shè)計(jì)控制算法。模型預(yù)測控制是一種先進(jìn)的控制技術(shù)，具有對(duì)模型精度要求低、動(dòng)態(tài)實(shí)施優(yōu)化控制、魯棒性好以及能夠顯式處理約束條件等特點(diǎn)，非常適用于對(duì)水下航行器的控制。模型預(yù)測控制的核心是有限時(shí)域的滾動(dòng)優(yōu)化過程，要求優(yōu)化算法具有實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的求解能力。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)行大規(guī)模并行運(yùn)算的能力和快速收斂的特