小型自主水下航行器垂直面的運動控制研究.pdf

1、自主水下航行器(AUV: Autonomous Underwater Vehicle)作為一種海上力量倍增器，有著廣泛而重要的軍事用途，在未來海戰(zhàn)中有不可替代的作用。無人水下航行器的控制設計是控制系統(tǒng)設計的一個重要領域。由于非線性動力學特性、模型的不確定性和難以測量或估計的干擾通常導致控制難以實現(xiàn)。本文主要研究一種小型水下航行器垂直面控制問題，由于水下航行器非線性模型中變量多、耦合強且參數(shù)不確定，尤其是其附加質量、阻尼系數(shù)等流體動力學參

2、數(shù)對水下航行器控制的影響十分復雜，將模型進行解耦，簡化動力學參數(shù)，重新構建模型，算法采用動態(tài)面滑?？刂埔约白赃m應機制，將兩者優(yōu)點結合起來構建動態(tài)面滑模自適應控制器，使系統(tǒng)能夠在控制過程中動態(tài)估計系統(tǒng)的不確定參數(shù)，消除反步法引起的微分項膨脹，達到理想的控制效果。
　　首先，水下航行器平臺搭建。根據性能要求，仿照“C-Sweep”對水下航行器進行機械外型，控制系統(tǒng)結構，軟硬件系統(tǒng)設計，外型根據受力仿真達到最優(yōu)外形?？刂葡到y(tǒng)分為四層任務

3、層，導航層，控制層和AUV實體，確保完成水下多任務的目標。硬件采用工控機，通信模塊，DSP嵌入式主機等，可在復雜環(huán)境下工作且精度高；軟件采用 VC6.0編譯環(huán)境，便于數(shù)據處理與保存，使信息交互有一個完整、穩(wěn)定、時效高的環(huán)境。
　　其次，模型建立。建立AUV的空間運動體坐標系，根據慣性坐標系和體坐標系之間的轉換關系建立水下航行器的五自由度的運動學模型，再根據水下航行器受力分析，得到動力學模型，將運動學模型和動力學模型聯(lián)立得到水下航行