自主式水下機(jī)器人的滑模變結(jié)構(gòu)控制研究與仿真.pdf

1、自主式水下機(jī)器人(Autonomous Underwater Vehicle,簡稱AUV)由于其智能性和靈活性要遠(yuǎn)高于纜控水下機(jī)器人(Remotely Operated Vehicles),進(jìn)而可以勝任更多的水下任務(wù),因此在近些年受到了越來越廣泛的關(guān)注。
　　根據(jù)863課題要求,中國海洋大學(xué)水下機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室(Underwater VehicleLaboratory,簡稱UVL)設(shè)計(jì)制作了一種開架式AUV——“C-RANGER”,并

2、在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套基于PID控制算法的分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)[1]。然而PID算法參數(shù)固定、不能適應(yīng)系統(tǒng)參量變化,難以保證AUV具有良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì),同時(shí)還需要較大的控制能量。這使得該算法在能源寶貴的AUV控制中并不適應(yīng)。鑒于此,我們決定采用具有較高魯棒性的滑模變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)來取代PID。
　　論文的主要目標(biāo)是在滑模變結(jié)構(gòu)控制理論的基礎(chǔ)之上,設(shè)計(jì)一種適用于開架式AUV的分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),通過分析C-RANGER的動(dòng)力學(xué)模型,根據(jù)滑模

3、控制原理設(shè)計(jì)相關(guān)控制單元,同時(shí)在Simulink下完成滑?？刂破鞯慕?搭建起C-RANGER分布式運(yùn)動(dòng)控制仿真平臺(tái)。在仿真過程中會(huì)分別應(yīng)用PID與滑模變結(jié)構(gòu)兩種方法進(jìn)行AUV行走控制與姿態(tài)控制實(shí)驗(yàn),進(jìn)而從結(jié)果對(duì)比中證明后者在AUV運(yùn)動(dòng)控制中更具優(yōu)勢。
　　另外,推進(jìn)器系統(tǒng)也是AUV運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中非常重要的一部分,前一部分的仿真可以證明,推進(jìn)器系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響到AUV運(yùn)動(dòng)控制效果的好壞。為此,論文中還將設(shè)計(jì)一種同樣基于滑模變