無人艇建模及操縱運動仿真的研究.pdf

1、隨著國際海洋局勢發(fā)展的需要，有關(guān)水面無人艇技術(shù)的研究正日漸受到世界各國的普遍重視。水面無人艇不僅可以作為維護(hù)海洋權(quán)益及監(jiān)測海洋環(huán)境動態(tài)的重要工具，而且還能夠在無人員現(xiàn)場操控的情形下執(zhí)行特定的任務(wù)，在很大程度上擺脫了需要人在極端的環(huán)境條件下進(jìn)行工作的限制。因此，針對無人艇的課題研究有著重要的實際意義和應(yīng)用價值。本文以大連海事大學(xué)“藍(lán)信”號無人艇為試驗研究對象，主要的研究內(nèi)容分為以下幾部分:
　　首先，通過分析高速水面無人艇的操縱運動

2、機理，在隨艇附體坐標(biāo)系中，根據(jù)質(zhì)心運動定理和相對質(zhì)心運動的動量矩定理推導(dǎo)出了無人艇六自由度運動方程;在此基礎(chǔ)上，采用MMG分離建模思想，將水面無人艇的受力分解為慣性類流體動力、粘性類流體動力、艉機推進(jìn)力、風(fēng)干擾力以及波浪干擾力等，并且針對各項分力分別建立了相應(yīng)的力學(xué)模型，并最終完成了水面無人艇六自由度操縱運動數(shù)學(xué)模型的建立。
　　其次，設(shè)計編寫了用于控制“藍(lán)信”號無人艇做回轉(zhuǎn)試驗及Z型試驗的計算機程序，并在適宜海況條件下進(jìn)行了實艇

3、的回轉(zhuǎn)試驗及Z型試驗，獲取了能夠反映“藍(lán)信”號無人艇真實操縱性能的大量試驗數(shù)據(jù)，利用遞推最小二乘算法辨識得到了“藍(lán)信”號無人艇的操縱運動響應(yīng)型模型參數(shù)，并且通過仿真試驗驗證了參數(shù)辨識結(jié)果的可行性與合理性。
　　最后，結(jié)合模糊控制算法與常規(guī)PID控制算法，設(shè)計了一種模糊自適應(yīng)PID航向控制器，并給出了控制器參數(shù)的自適應(yīng)模糊整定規(guī)則，從而實現(xiàn)了控制器參數(shù)的在線自整定。在風(fēng)浪流干擾的情況下，分別進(jìn)行了常規(guī)PID航向控制與模糊自適應(yīng)PID