矢量推進水下機器人的運動控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水下機器人作為一種有效輔助人類工作的工具，越來越多被應(yīng)用到諸多領(lǐng)域，它的出現(xiàn)極大提高了人類對海洋的開發(fā)和探索能力。近些年，水下機器人技術(shù)在向著小型性、機動性和靈活性方向發(fā)展，出現(xiàn)了眾多創(chuàng)新性研究領(lǐng)域，與此同時相應(yīng)的控制方法和策略也在推陳出新。
　　本文針對一種搭載矢量推進裝置的水下機器人進行了控制算法理論研究及運動控制系統(tǒng)設(shè)計，在實際水域測試中顯現(xiàn)出具備良好的運動能力和穩(wěn)定性。本文研究內(nèi)容如下:
　　首先

2、，建立水下機器人運動控制數(shù)學(xué)模型。通過建立大地固定坐標系和體運動坐標系，并利用坐標系轉(zhuǎn)換方程定義了水下機器人在水下的實際運動關(guān)系。根據(jù)運動學(xué)和動力學(xué)原理，對水下機器人進行受力分析，從而得到空間動力學(xué)方程，建立其運動控制數(shù)學(xué)模型。
　　其次，對水下機器人運動控制理論展開研究。根據(jù)其在水下運動環(huán)境的復(fù)雜和不確定性，引入自抗擾控制技術(shù)，討論了該控制器的原理和構(gòu)成，并根據(jù)控制器結(jié)構(gòu)對水下機器人數(shù)學(xué)模型進行進一步簡化處理，搭建了自抗擾控制系

3、統(tǒng)深度與俯仰角控制仿真模型，仿真結(jié)果與PID控制算法進行了對比和分析。
　　再次，進行水下機器人的運動控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計。根據(jù)矢量推進器的特點，確定采用PMAC運動控制卡做核心控制器，并分別建立伺服驅(qū)動系統(tǒng)和姿態(tài)深度信息采集系統(tǒng)，通過編繪上位機控制通訊軟件，實時操控和監(jiān)測反饋水下機器人水下運動狀態(tài)。
　　最后，根據(jù)搭建的水下機器人控制系統(tǒng)，進行單元和通訊測試，隨后在室內(nèi)及室外水域進行運動試驗，實現(xiàn)了水下機器人良好的運動能