深水自主水下航行器導航與運動控制系統(tǒng)的設計與研究.pdf

1、擁有豐富石油能源和礦物資源的海洋,是世界各國利益競爭的新空間,水下自航行器(Autonomous Underwater Vehicle,簡稱AUV)作為一種可以在水下移動,并能搭載勘察、測量傳感設備的裝備,在海洋開發(fā)領域的作用日益顯著。
　　AUV水下自主航行,人為干預指令滯后甚至無法被響應,所以必須依托于邏輯清晰、性能可靠的控制系統(tǒng)。本文基于模塊化的分布式控制系統(tǒng)結構,重點研究AUV導航定位控制系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)。
　　項

2、目課題建立了以PHINS慣導為核心的組合導航定位系統(tǒng),并開發(fā)了GPS、DVL、深度計、USBL超短基線等輔助導航設備與 PHINS系統(tǒng)的硬件通訊鏈路和數(shù)據(jù)融合技術。在此基礎上,本文提出適合水下自航行器導航定位技術的聯(lián)邦Kalman濾波算法,并根據(jù)實際工況條件選擇設計基于無重置結構的聯(lián)邦濾波器,充分利用各導航傳感器的測量數(shù)據(jù),大幅提高系統(tǒng)的容錯性和可靠性。通過試驗驗證了PHINS/DVL組合導航的精度以及USBL超短基線的位置修正技術。<

3、br>　　為提高AUV航跡跟蹤能力,本文開發(fā)了一套簡單、合理、可靠的航跡規(guī)劃與解析系統(tǒng)。結合自主研發(fā)的矢量推進機構,本文選擇了合適的動力驅動電機和俯仰/航向控制舵機,基于安全性和可靠性考慮,開發(fā)了適當?shù)闹魍齐姍C以及舵機的控制方法,并提出基于模糊控制的分段 PID運動控制算法,提高了執(zhí)行機構對不同工作環(huán)境的響應能力。本文還研發(fā)了內(nèi)容完善、性能可靠的應急保護措施,加強了AUV的航行安全性。
　　通過水域試驗,修正控制邏輯和算法,并根據(jù)