魯棒控制方法在UUV垂直面運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用研究.pdf

1、無(wú)人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle，UUV)是一種高新技術(shù)的小型水下自航載體，可以通過(guò)遙控或者自主操作的方式完成特定的水下作業(yè)任務(wù)。利用UUV可以進(jìn)行深海勘探，海洋資源開(kāi)發(fā)，沉船打撈以及軍事上港口戰(zhàn)術(shù)偵查等任務(wù)。UUV的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是其能夠完成特定作業(yè)任務(wù)的基礎(chǔ)，垂直面運(yùn)動(dòng)雖然是UUV空間運(yùn)動(dòng)的一個(gè)特殊情形，但卻是其完成使命任務(wù)的關(guān)鍵，UUV垂直面運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題的研究在理論層面和工程實(shí)踐方面都有著重要的

2、意義。
　　本文通過(guò)學(xué)習(xí)研究魯棒H∞控制方法，結(jié)合UUV在垂直面的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)UUV的深度控制問(wèn)題與縱傾控制問(wèn)題加以分析，力圖運(yùn)用魯棒H∞控制方法提高在海洋環(huán)境中UUV垂直面控制的魯棒性與穩(wěn)定性。首先，基于研究對(duì)象UUV，建立了UUV垂直面運(yùn)動(dòng)模型，執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及海流干擾的數(shù)學(xué)模型。其次，考慮到UUV運(yùn)動(dòng)的非線性及模型的不確定性，針對(duì)固定工況模型參數(shù)發(fā)生攝動(dòng)的情況基于魯棒H∞控制理論設(shè)計(jì)了H∞深度控制器以及縱傾控制器，對(duì)所建立的數(shù)學(xué)

3、模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)控制仿真，仿真結(jié)果表明在固定工況下該控制方法可以勝任對(duì)深度及縱傾的有效控制，并且魯棒性較強(qiáng)。同時(shí)，在上述基礎(chǔ)上考慮到執(zhí)行器發(fā)生故障的情況，結(jié)合容錯(cuò)控制理論，設(shè)計(jì)了H∞深度和縱傾容錯(cuò)控制器，使UUV在執(zhí)行器發(fā)生故障的時(shí)候也可以對(duì)深度和縱傾進(jìn)行有效的控制。再次，針對(duì)UUV運(yùn)動(dòng)的非線性以及航速變化的特點(diǎn)，基于T-S模型對(duì)UUV深度和縱傾模型進(jìn)行研究，并且基于并行分布補(bǔ)償(PDC)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)H∞深度和縱傾控制器，使UUV在變速