| 【中文题名】 | AUV回收时的运动控制方法研究 |
| 【英文题名】 | Research on Motion Control Method in the Recovery of Autonomous Underwater Vehicle |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-10-13 |
| 【中关键词】 | 水下机器人回收,水动力干扰,建模,运动控制,, |
| 【英关键词】 | AUV recovery,Hydrodynamic interactions,Modeling,Motion control, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机器人> |
| 【论文摘要】 | 随着对自治式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle)的研究不断深入，人们开始探究机器人有效的回收方法，深水回收有诸多优点而引起广泛关注。由于深水回收过程的特殊性，AUV在靠近壁面运动时与无界流场条件下相比，壁面间的相互影响所引起的水动力干扰会使水动力性能发生复杂的变化。除回收过程外，AUV在平壁面附近运动的其它种种情况，都不可回避地需要解决水动力干扰问题。
对水动力干扰问题的研究，现已有很多理论和数值计算方法。本文所依据的是水动力干扰试验，试验在AUV具有不同的前向速度、与平壁面之间不同距离和不同俯仰角的情况下进行。水动力干扰主要表现为纵向力、垂向力和俯仰力矩与无界流场相比有较大改(?)，其它水动力分量未在文中讨论。
由于AUV在壁面附近运动与在无界流场中时的水动力性能完全不同，本文在比较水动力干扰的作用效果的基础上，建立了AUV运动数学模型，并按回收要求设计了五自由度的控制系统。通过系统仿真，分析了AUV在靠近边界面时的水动力性能随与边界面距离和攻角变化的规律，并验证了控制系统的可靠性。 |
| 【论文题纲】 |
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摘 要 |
4-5 |
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Abstract |
5-9 |
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第1章 绪论 |
9-18 |
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1.1 研究的目的及意义 |
9-10 |
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1.2 国内外研究状况 |
10-17 |
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1.2.1 AUV的研究现状 |
10-12 |
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1.2.2 AUV控制方法的发展状况 |
12-15 |
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1.2.3 AUV回收技术的比较 |
15-17 |
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1.3 本论文的主要研究内容 |
17-18 |
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第2章 AUV空间运动数学模型的建立 |
18-42 |
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2.1 引言 |
18 |
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2.2 AUV运动控制系统模型的组成 |
18-20 |
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2.2.1 研究对象概述 |
18-19 |
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2.2.2 模块划分 |
19-20 |
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2.3 AUV的坐标系统 |
20-24 |
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2.3.1 固定坐标系与运动坐标系 |
20-22 |
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2.3.2 运动坐标系与固定坐标系间的旋转变换 |
22-24 |
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2.3.3 定义非正交坐标 |
24 |
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2.4 AUV的空间运动方程 |
24-27 |
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2.4.1 动量定理及AUV的平移运动方程 |
24-25 |
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2.4.2 动量矩定理及AUV的旋转运动方程 |
25-27 |
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2.4.3 AUV平移运动方程和旋转运动方程的简化 |
27 |
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2.5 AUV空间运动的受力分析 |
27-38 |
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2.5.1 艇体的水动力 |
27-34 |
|
2.5.2 艇体的静力和静力距 |
34-35 |
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2.5.3 导管推进器的推力 |
35-37 |
|
2.5.4 推力分配 |
37-38 |
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2.6 海流 |
38-39 |
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2.7 AUV运动仿真模型 |
39-41 |
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2.8 本章小结 |
41-42 |
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第3章 AUV空间运动数学模型的验证 |
42-52 |
|
3.1 引言 |
42 |
|
3.2 水平面匀速直航运动特性验证 |
42-43 |
|
3.3 水平面定常回转运动特性验证 |
43-45 |
|
3.4 垂直面纵倾定深航行运动特性验证 |
45-47 |
|
3.5 空间立体定常螺旋运动特性验证 |
47-50 |
|
3.6 AUV的逆速 |
50-51 |
|
3.7 本章小结 |
51-52 |
|
第4章 水动力干扰试验及结果分析 |
52-61 |
|
4.1 引言 |
52 |
|
4.2 水动力干扰计算 |
52-53 |
|
4.3 水动力干扰实验 |
53-57 |
|
4.3.1 水动力干扰试验简介 |
53 |
|
4.3.2 壁面干扰下的水动力公式 |
53-55 |
|
4.3.3 试验结果分析 |
55-57 |
|
4.4 近壁面干扰水动力与无界流场水动力的对比 |
57-60 |
|
4.5 本章小结 |
60-61 |
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第5章 AUV回收时运动控制仿真 |
61-77 |
|
5.1 引言 |
61 |
|
5.2 积分分离PID控制应用于AUV回收过程 |
61-65 |
|
5.2.1 PID控制概述 |
61-63 |
|
5.2.2 数字PID控制算法 |
63-64 |
|
5.2.3 积分分离PID控制 |
64-65 |
|
5.3 AUV回收运动控制仿真研究及分析 |
65-76 |
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5.3.1 系统、模型与计算机的关系 |
65-66 |
|
5.3.2 仿真算法 |
66-67 |
|
5.3.3 开环控制系统仿真 |
67-70 |
|
5.3.4 闭环控制系统仿真 |
70-76 |
|
5.4 本章小结 |
76-77 |
|
结论 |
77-78 |
|
参考文献 |
78-82 |
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攻读硕士期间发表的论文及取得的科研成果 |
82-83 |
|
致谢 |
83 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.380407 |
