自主式水下機器人的滑模變結(jié)構(gòu)控制研究與仿真.pdf

1、自主式水下機器人(Autonomous Underwater Vehicle,簡稱AUV)由于其智能性和靈活性要遠高于纜控水下機器人(Remotely Operated Vehicles),進而可以勝任更多的水下任務(wù),因此在近些年受到了越來越廣泛的關(guān)注。
　　根據(jù)863課題要求,中國海洋大學水下機器人實驗室(Underwater VehicleLaboratory,簡稱UVL)設(shè)計制作了一種開架式AUV——“C-RANGER”,并

2、在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一套基于PID控制算法的分布式運動控制系統(tǒng)[1]。然而PID算法參數(shù)固定、不能適應(yīng)系統(tǒng)參量變化,難以保證AUV具有良好的動態(tài)品質(zhì),同時還需要較大的控制能量。這使得該算法在能源寶貴的AUV控制中并不適應(yīng)。鑒于此,我們決定采用具有較高魯棒性的滑模變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)來取代PID。
　　論文的主要目標是在滑模變結(jié)構(gòu)控制理論的基礎(chǔ)之上,設(shè)計一種適用于開架式AUV的分布式運動控制系統(tǒng),通過分析C-RANGER的動力學模型,根據(jù)滑模

3、控制原理設(shè)計相關(guān)控制單元,同時在Simulink下完成滑?？刂破鞯慕?搭建起C-RANGER分布式運動控制仿真平臺。在仿真過程中會分別應(yīng)用PID與滑模變結(jié)構(gòu)兩種方法進行AUV行走控制與姿態(tài)控制實驗,進而從結(jié)果對比中證明后者在AUV運動控制中更具優(yōu)勢。
　　另外,推進器系統(tǒng)也是AUV運動控制系統(tǒng)中非常重要的一部分,前一部分的仿真可以證明,推進器系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響到AUV運動控制效果的好壞。為此,論文中還將設(shè)計一種同樣基于滑模變