UUV循跡跟蹤與環(huán)境最優(yōu)控位方法研究.pdf

1、無(wú)人水下航行器（UUV）是現(xiàn)如今各國(guó)研究的熱點(diǎn)課題，它在我們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，甚至可以代替人去完成某些特殊任務(wù)，因此，對(duì)無(wú)人水下航行器的研究具有重要意義。
　　本文對(duì)UUV的循跡跟蹤和環(huán)境最優(yōu)控位方法進(jìn)行了研究，這兩種運(yùn)動(dòng)是 UUV的典型運(yùn)動(dòng)，是 UUV完成其它復(fù)雜作業(yè)任務(wù)的基礎(chǔ)。提高循跡跟蹤精度，有助于 UUV完成更加精細(xì)的任務(wù)；在保持相同航速的情況下，實(shí)現(xiàn)環(huán)境最優(yōu)控位，可以大大延長(zhǎng)UUV的作業(yè)時(shí)間。
　　

2、首先，本文選取Minesniper MkII為研究對(duì)象，建立的該UUV的六自由度數(shù)學(xué)模型，再簡(jiǎn)化得到帶海流干擾的水平面數(shù)學(xué)模型，并對(duì)該水平面模型做了仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該模型的正確性。為后文動(dòng)態(tài)面控制器設(shè)計(jì)，進(jìn)一步將水平面數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換為艏向控制模型和縱向速度控制模型；同時(shí)，將艏向控制模型和縱向速度控制模型轉(zhuǎn)換為自抗擾控制標(biāo)準(zhǔn)形式，方便動(dòng)態(tài)面自抗擾控制器設(shè)計(jì)。
　　然后，通過(guò)對(duì)導(dǎo)引系統(tǒng)的研究，在UUV的循跡跟蹤中采用視線導(dǎo)引法生成實(shí)時(shí)期

3、望艏向，并針對(duì)傳統(tǒng)視線導(dǎo)引法在有海流干擾的情況下，系統(tǒng)最終會(huì)存在穩(wěn)態(tài)航跡誤差的缺陷，引入了側(cè)滑角對(duì)視線法生成的期望艏向進(jìn)行修正，保證系統(tǒng)航跡誤差最終趨于零。在環(huán)境最優(yōu)控位中采用參考模型法生成實(shí)時(shí)期望縱向速度，并對(duì)該速度進(jìn)行飽和限制，使得UUV實(shí)際速度能夠跟蹤上這個(gè)期望速度。
　　其次，通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)的研究，將該技術(shù)應(yīng)用到UUV的兩種典型運(yùn)動(dòng)控制中，分別設(shè)計(jì)基于動(dòng)態(tài)面的艏向控制器和縱向速度控制器，有效避免了傳統(tǒng)反步法中存在的微

4、分爆炸現(xiàn)象，并從理論上證明了控制器的穩(wěn)定性，仿真實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了控制器的有效性。
　　再次，針對(duì)單純動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)對(duì)UUV精確數(shù)學(xué)模型的要求，本文將動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)和自抗擾控制技術(shù)相結(jié)合，減小了控制器設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)模型的依賴，并從理論上對(duì)自抗擾控制技術(shù)的核心做了穩(wěn)定性分析。仿真實(shí)驗(yàn)中，對(duì)動(dòng)態(tài)面控制器和動(dòng)態(tài)面自抗擾控制器做了對(duì)比，表現(xiàn)出了動(dòng)態(tài)面自抗擾控制器較強(qiáng)的抗干擾能力。
　　最后，通過(guò)一個(gè)仿真案例，將本文所研究的內(nèi)容與實(shí)際UUV作業(yè)任