大時延水下機械手位置伺服控制技術研究.pdf

1、隨著人類社會的發(fā)展和科學技術的進步，世界很多國家都開始重視對海洋資源的開發(fā)和利用。作為海洋開發(fā)的重要工具，水下機械手的研究日益受到人們的關注，水下機械手工作在復雜的海洋(水中)環(huán)境中，水壓、腐蝕、海流、潮汐、浪涌等都將影響到水下機械手的控制性能。因此水下機械手的研究對提高水下作業(yè)能力及智能化水平具有重要的理論研究意義和實際應用價值。 體系結構與作業(yè)控制技術是水下機械手研究的關鍵問題之一，本文在對水下機械手總體結構、運動分析及控制

2、系統(tǒng)分析和研究的基礎上，開發(fā)了基于速度內環(huán)和位置外環(huán)的水下機械手雙閉環(huán)位置伺服控制系統(tǒng)。速度內環(huán)采用PI控制，有助于抑制振蕩，減小超調，提高控制系統(tǒng)的動態(tài)性能；位置外環(huán)采用P控制，有助于保證系統(tǒng)靜態(tài)精度和動態(tài)跟蹤的性能。對于水下機械手位置伺服控制系統(tǒng)，水池實驗結果表明，基于速度內環(huán)和位置外環(huán)的水下機械手雙閉環(huán)位置伺服控制系統(tǒng)適合水下環(huán)境的要求，控制精度高，具有較好的抗干擾能力，同時也驗證了這種控制方法的有效性和可行性。 考慮到為

3、無人無纜水下機器人(AUV)所配備的水下機械手的應用背景及工作環(huán)境的特殊性，控制系統(tǒng)內發(fā)生的大時延會影響整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)的控制品質。針對這一問題，本文提出了在水下機械手閉環(huán)系統(tǒng)的前向通道和反饋通道增加了時延緩沖器和時延補償器的方法，以減小時延對水下機械手控制系統(tǒng)的影響。 前向通道時延補償器采用Smim補償。Smith補償是在閉環(huán)系統(tǒng)中增加一個補償環(huán)節(jié)，使補償后系統(tǒng)的控制通道及系統(tǒng)傳遞函數的分母不再含有延遲環(huán)節(jié)，從而