混合驅(qū)動水下機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、作為一種新型的水下機(jī)器人，混合驅(qū)動水下機(jī)器人具備螺旋槳驅(qū)動與浮力驅(qū)動兩套驅(qū)動系統(tǒng)，兼有水下自航行器(Autonomous Underwater Vehicle，簡稱AUV)和水下滑翔器(Autonomous Underwater Glider，簡稱AUG)的優(yōu)點。在螺旋槳驅(qū)動模式下，具有航行速度快、機(jī)動性好的優(yōu)點；當(dāng)以浮力驅(qū)動模式航行時，具有航程大，隱蔽性好的優(yōu)點。與傳統(tǒng)的水下機(jī)器人相比，混合驅(qū)動水下機(jī)器人的運(yùn)動形式更加復(fù)雜。因此，其控

2、制系統(tǒng)節(jié)點較多，復(fù)雜程度較高，工作環(huán)境復(fù)雜，對可靠性提出更高的要求。
　　 本文以自主研發(fā)的混合驅(qū)動水下機(jī)器人PETREL為依托，設(shè)計了融合AUV控制和AUG控制的分布式控制系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　 1.針對復(fù)雜水下環(huán)境對通訊的不利影響，本文設(shè)計了基于串口和CAN總線的水下機(jī)器人復(fù)合分布式控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)避免了串口和水下機(jī)器人內(nèi)部CAN總線的相互干擾，更加適合多傳感器及多末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的水下機(jī)器人。

3、>　　 2.混合驅(qū)動水下機(jī)器人核心控制單元和單元功能模塊設(shè)計。本文采用ARM7微控制器LPC2292設(shè)計了核心控制單元，使整個系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性和互換性。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了電源管理系統(tǒng)，螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)，姿態(tài)控制系統(tǒng)，變浮力系統(tǒng)等單元功能模塊。
　　 3.結(jié)合模糊PID控制器，對PETREL的航行控制策略進(jìn)行了研究，包括航行軌跡跟蹤策略、姿態(tài)保持策略以及意外處理策略。以上策略的應(yīng)用，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性，改善了動態(tài)響應(yīng)特性，使得