深水可移動網(wǎng)箱模糊控制系統(tǒng)研究.pdf

1、針對現(xiàn)有固定式養(yǎng)殖網(wǎng)箱難以躲避海洋惡劣環(huán)境的問題，本文在抗風浪能力強，網(wǎng)衣維護方便的橫臥式可翻轉(zhuǎn)網(wǎng)箱基礎上，設計出一種能六自由度運動的深水可移動網(wǎng)箱。該網(wǎng)箱具有可拖曳移動功能，更換到新的養(yǎng)殖區(qū)域，提高養(yǎng)殖品質(zhì)。通過改變網(wǎng)箱上氣囊的氣量，調(diào)節(jié)網(wǎng)箱的浮力分布，從而實現(xiàn)沉浮、旋轉(zhuǎn)、可豎立等功能，方便網(wǎng)箱養(yǎng)殖作業(yè)，滿足多種作業(yè)功能需要。
　　可移動網(wǎng)箱在海上的運動時受到環(huán)境擾動，對養(yǎng)殖造成不利影響，因此需要研究網(wǎng)箱運動控制系統(tǒng)。本文首先建

2、立網(wǎng)箱六個自由度運動數(shù)學模型，分析網(wǎng)箱在海洋空間動力學方程。由于移動網(wǎng)箱以水平面運動為主，對數(shù)學模型處理，建立網(wǎng)箱水平面運動簡化方程?？紤]到網(wǎng)箱系統(tǒng)復雜的非線性，選用Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型進行網(wǎng)箱運動控制。應用平行分布補償方法(PDC)和線性反饋控制器技術(shù)，設計了移動網(wǎng)箱水平面運動的T-S模糊控制器，采用公共Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)，推導出控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件，并將此問題轉(zhuǎn)化為線性矩陣不等式形式(LMI)進行優(yōu)

3、化求解，控制器滿足網(wǎng)箱運動系統(tǒng)在大范圍內(nèi)漸進穩(wěn)定的，仿真驗證了該方法的有效性。
　　由于網(wǎng)箱T-S模糊模型控制系統(tǒng)簡化了運動方程，忽略實際存在的擾動。為此，在該系統(tǒng)中加入狀態(tài)乘積噪聲，研究帶乘積噪聲網(wǎng)箱系統(tǒng)的方差被動約束控制，推導出輸入被動和全局穩(wěn)定的條件，求解得到滿足約束模糊控制器，并轉(zhuǎn)化為LMI形式，仿真結(jié)果表明控制系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力。
　　為解決移動網(wǎng)箱在沉浮運動失穩(wěn)問題，提出以ATmega2560芯片為核心的網(wǎng)

4、箱姿態(tài)控制系統(tǒng)。通過MPU6050運動傳感器等檢測網(wǎng)箱在水中姿態(tài)，加上外圍模塊組成一個網(wǎng)箱姿態(tài)控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)輸出PWM信號，調(diào)節(jié)網(wǎng)箱氣囊閥門通斷時間，對各個氣囊充放氣量調(diào)節(jié)，消除運動姿態(tài)偏差，實現(xiàn)網(wǎng)箱穩(wěn)定的運動。
　　最后制作1/10尺寸網(wǎng)箱模型，進行模型水池試驗與功能驗證。靜水拖曳實驗顯示，該設計網(wǎng)箱航行阻力小，網(wǎng)箱縱向拖曳阻力系數(shù)約是橫向運動的2倍，網(wǎng)箱容積變形損失率小于6％。模型功能測試表明，該網(wǎng)箱各項功能運行穩(wěn)定，設