深海作業(yè)型ROV建模方法的研究.pdf

1、隨著地球的陸上資源的日益緊缺，海洋作為一個(gè)新的能源礦場(chǎng)，其開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到人們的重視。深海作業(yè)型ROV作為一種深海作業(yè)設(shè)備，其在海洋資源的開(kāi)發(fā)利用中起到了舉足輕重的作用。
　　本文首先對(duì)深海作業(yè)型ROV的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行受力分析，對(duì)ROV所受的外力分別進(jìn)行建模，再根據(jù)牛頓定律建立了ROV的六自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程。此外，在ROV標(biāo)稱(chēng)模型的基礎(chǔ)上，建立帶有模型參數(shù)不確定性的誤差模型，進(jìn)一步貼近實(shí)際ROV系統(tǒng)。
　　其次，ROV是一個(gè)時(shí)

2、變的非線性系統(tǒng)，各自由度之間的耦合現(xiàn)象非常嚴(yán)重，因此對(duì)ROV的六自由度運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行解耦合是非常有必要的。本文詳細(xì)介紹了三種解耦合方法：?jiǎn)巫杂啥冉怦睢⒒谄矫孢\(yùn)動(dòng)解耦和基于誤差模型解耦，分別推導(dǎo)了三種方法解耦合后的ROV運(yùn)動(dòng)方程形式，并且比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　再次，進(jìn)行了ROV穩(wěn)定性分析和操縱性驗(yàn)證。根據(jù)建立好的運(yùn)動(dòng)模型，利用Lyapunov方法驗(yàn)證ROV穩(wěn)定性；利用單自由度的解耦方法，將ROV運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行靜止懸浮狀態(tài)下單自由度

3、解耦，并進(jìn)行穩(wěn)定性分析；為了檢驗(yàn)ROV機(jī)動(dòng)性能，根據(jù)ROV的六自由度運(yùn)動(dòng)模型，進(jìn)行了單自由度水平直航、垂直面潛浮、水平面水平回轉(zhuǎn)和三維空間螺旋運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬仿真，根據(jù)仿真結(jié)果得到ROV的相關(guān)操縱性參數(shù)。
　　最后，為ROV的六個(gè)自由度設(shè)計(jì)符合其特點(diǎn)的控制器。根據(jù)各個(gè)自由度的特點(diǎn)為軸向和側(cè)向兩個(gè)自由度設(shè)計(jì)了自適應(yīng)Backstepping滑?？刂破?；為垂向和艏向兩個(gè)自由度設(shè)計(jì)了帶有非線性干擾觀測(cè)器的自適應(yīng)Terminal滑?？刂破?；為