| 【中文题名】 | 开架式水下机器人系统辨识与控制技术研究 |
| 【英文题名】 | Research on Identification and Control of Open-frame AUV |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 开架式水下机器人,动力学模型,辨识,最小二乘法,稳态自适应技术, |
| 【英关键词】 | open-frame underwater vehicle,dynamical model,identification,least squares,stable adaptive technique, |
| 【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】 |
随着人类对海洋开发和利用的不断增加，自主式无人无缆水下机器人(AUV)作为一种能够完成水下作业任务的重要工具，对其的研究受到国内外研究机构的广泛重视。作为在复杂海洋环境下工作的载体，自主性与安全性是水下机器人的基本要求，智能控制是实现其自主控制和完成任务的重要基础与核心内容。正确认识水下机器人的本质特征，提高水下机器人的智能化水平具有重要的理论和现实意义。
本文以哈尔滨工程大学水下运载器智能控制技术实验室自主研制的“海狸”开架式水下机器人为研究对象，建立了水下机器人的动力学模型，对该模型参数进行了辨识，同时还对水下机器人的运动控制技术进行了研究。
在分析了水下机器人的运动学与动力学的基础上，建立了水下机器人的6自由度动力学模型，同时针对开架式水下机器人的特点进行了模型简化。建立了推进器的动力学模型，利用推进器的水槽实验，对推进器模型参数进行了辨识。研究了如何利用最小二乘辨识技术进行“海狸”水下机器人模型参数的离线辨识，并且针对水下机器人在水下作业时其动态特性可能发生改变的情况，提出了一种基于稳态自适应技术的在线参数辨识方法，通过一系列的水池实验验证了该在线辨识方法对开架式水下机器人动... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-10 |
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第1章 绪论 |
10-20 |
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1.1 引言 |
10 |
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1.2 系统辨识的研究内容及应用 |
10-12 |
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1.3 水下机器人的系统辨识 |
12-13 |
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1.4 水下机器人运动控制技术 |
13-17 |
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1.4.1 PID调节器 |
14 |
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1.4.2 滑动控制 |
14-15 |
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1.4.3 模糊控制 |
15-16 |
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1.4.4 自适应控制 |
16-17 |
|
1.4.5 神经网络控制 |
17 |
|
1.4.6 其他控制方法 |
17 |
|
1.5 课题的来源及研究意义 |
17-18 |
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1.6 本文的主要工作 |
18-20 |
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第2章 水下机器人系统模型的建立 |
20-34 |
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2.1 引言 |
20 |
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2.2 “海狸”水下机器人 |
20-21 |
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2.3 坐标系 |
21-25 |
|
2.3.1 坐标系的建立 |
21-23 |
|
2.3.2 坐标转换 |
23-25 |
|
2.4 水下机器人的动力学 |
25-31 |
|
2.4.1 水下机器人的空间运动分析 |
25-27 |
|
2.4.2 水下机器人的受力分析 |
27-31 |
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2.5 水下机器人的模型 |
31-32 |
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2.6 水下机器人模型参数矩阵的简化 |
32-33 |
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2.7 本章小结 |
33-34 |
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第3章 水下机器人的模型参数离线辨识 |
34-47 |
|
3.1 引言 |
34 |
|
3.2 最小二乘法(LS)概述 |
34-35 |
|
3.3 推力器建模 |
35-38 |
|
3.4 传感器建模 |
38-39 |
|
3.5 水下机器人模型参数离线辨识实验 |
39-46 |
|
3.5.1 纵向动力学模型参数辨识实验 |
40-43 |
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3.5.2 艏向动力学模型参数辨识实验 |
43-46 |
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3.6 本章小节 |
46-47 |
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第4章 水下机器人的模型参数在线辨识 |
47-61 |
|
4.1 引言 |
47 |
|
4.2 李雅普诺夫稳定理论 |
47-50 |
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4.3 水下机器人的在线辨识 |
50-52 |
|
4.4 水下机器人的在线辨识实验 |
52-60 |
|
4.4.1 在线辨识与离线辨识比较实验 |
53-56 |
|
4.4.2 在线辨识特性变化系统的实验 |
56-60 |
|
4.5 本章小节 |
60-61 |
|
第5章 水下机器人的自适应控制 |
61-72 |
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5.1 引言 |
61 |
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5.2 非线性控制与自适应控制 |
61-63 |
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5.3 水下机器人的自适应控制 |
63-66 |
|
5.4 水下机器人的自适应控制实验 |
66-71 |
|
5.4.1 水下机器人自适应控制实验 |
66-69 |
|
5.4.2 水下机器人的抗干扰实验 |
69-71 |
|
5.5 本章小节 |
71-72 |
|
结论 |
72-74 |
|
参考文献 |
74-79 |
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攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
79-80 |
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致谢 |
80 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.384813 |
