遺傳算法PID控制在AUV運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用.pdf

1、AUV(無人潛航器)是一個(gè)典型的具有非線性、耦合性和運(yùn)動(dòng)模型水動(dòng)力不確定性的系統(tǒng)。AUV的運(yùn)動(dòng)控制如航向控制、深度控制和縱傾控制等是AUV諸多關(guān)鍵技術(shù)中迫切需要研究、解決的關(guān)鍵技術(shù)，是完成AUV使命的重要技術(shù)保障。 AUV本身模型的復(fù)雜性以及在航行時(shí)存在的海流干擾等將使其精確運(yùn)動(dòng)控制十分困難。本文為提高AUV運(yùn)動(dòng)控制的精確性、魯棒性和穩(wěn)定性，對遺傳算法和PID控制理論，以及它們在AUV運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析和研究。

2、 首先，建立AUV固定和運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，建立了AUV的空間六自由度運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)海洋環(huán)境的特點(diǎn)，建立了和水平面以及垂直面運(yùn)動(dòng)相關(guān)的海流模型。 其次，介紹了基本遺傳算法原理，針對基本遺傳算法本身仍存在著許多難以解決的問題，如早熟收斂、控制參數(shù)的選擇等，綜合各種改進(jìn)措施，將最優(yōu)保存策略、自適應(yīng)設(shè)定交叉概率和變異概率、適應(yīng)度縮放的思想融入到基本遺傳算法中，對算法進(jìn)行改進(jìn)。 再次，通過對PID控制算法的介紹，把遺傳算法

3、和PID控制相結(jié)合設(shè)計(jì)了遺傳算法PID控制器，該控制器利用遺傳算法優(yōu)秀的尋優(yōu)能力來對PID控制器的控制參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，以使PID控制器在各個(gè)工況點(diǎn)都能取得較好的控制參數(shù)。 最后，利用對AUV運(yùn)動(dòng)的完整數(shù)學(xué)模型的線性化得到的其航向控制器、深度控制器和縱傾控制器的設(shè)計(jì)模型設(shè)計(jì)了航向控制器、深度控制器和縱傾控制器。并對控制器的控制效果進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果證實(shí)了遺傳算法PID控制器能在不同工況點(diǎn)以及海流干擾情況下取得較好的控制效果，并且通過