基于自適應魯棒算法的開架ROV懸停姿態(tài)控制研究.pdf

1、隨著人類需求的不斷提升,陸地自然資源的逐年開采,陸地上自然資源必將無法滿足人類未來的需求。而除了陸地自然資源以外,還有大量自然礦物資源蘊藏于占地球表面積71％的海洋之中,這些自然資源將是人類未來生存能源供給的不二之選。海洋自然資源的挖掘、開采也將成為未來人類的重點開采方向。有纜遙控水下機器人(ROV)因其體積小巧、活動范圍廣、電源充足、負載量大、可操作性強等自身特點,逐漸成為水下作業(yè)任務的主要工具。
　　為了實現ROV在水下作業(yè)時

2、能夠快速回到姿態(tài)傳感器初始位置,在此設計的RO V具有8個推進器。根據其具體的分布方位,可實現RO V6個自由度雙向運動。以8推進器小型ROV作為分析對象,建立用來描述 ROV運動的兩種坐標系及轉換矩陣。并建立了空間六自由度運動方程,根據ROV的有關水動力系數得出 ROV的動力學方程。結合 ROV自身性質,簡化數學模型的一些參數,最終可得到簡化的ROV數學模型。
　　水下機器人的控制算法有很多,如:基于模型的控制方法、PID控制、

3、自適應控制、魯棒控制、神經網絡控制、模糊控制、迭代學習控制、變結構控制以及反演控制設計方法。其中,“你變我也變的”的自適應控制因為是基于Lyapunov函數設立的,所以當ROV運動存在干擾或ROV模型建立存在偏差時,都會影響到ROV作業(yè)動作的精準性。而“以不變應萬變”的魯棒控制,因其預加的允許干擾量可以消除一部分干擾,但是不能隨著干擾的具體大小做出相應的反應,又過于僵硬。在此,本文利用自適應魯棒控制理論算法,設計ROV水下懸停姿態(tài)控制器

4、,將自適應魯棒控制算法和水下機器人的姿態(tài)控制相結合。
　　利用Matlab/Simulink進行ROV的數值仿真實驗,從理論力學角度,觀察ROV的數學模型與穩(wěn)定的參考模型輸出之間的差值與時間的關系,分析自適應魯棒算法控制器的狀態(tài),從而驗證自適應魯棒算法控制器的穩(wěn)定性和可靠性。通過 ROV誤差信號的有界收斂和 ROV不同采集時間段的圖形對比,證實了自適應魯棒算法應用到ROV姿態(tài)懸停控制的可行性。
　　通過建模仿真分析,可以得到