收藏本站
《天津大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

自主式水下航行器建模与运动控制仿真研究

曹辉进  
【摘要】:海洋是全球生命支持系统的一个基本组成部分,是实现可持续发展的宝贵财富,为了开发海洋资源,水下航行器的开发和利用日趋活跃。自九十年代以来,在水下机器人领域特别是自主式水下航行器(AUV)的研究得到了各国研究者的广泛关注,同时也取得了巨大进展。 本论文研究的对象是一个形状近似鱼雷的自航式水下机器人,研究的目的在于建立研究对象的数学模型,并针对数学模型进行航行器运动控制仿真,为后续控制器的设计提供理论依据及向导作用。 本文从鱼雷的数学建模思想出发,建立了研究对象的数学模型,利用小扰动原理简化了数学模型并得出了深度、偏航角等控制参数的控制模型。通过与鱼雷的计算结果比较,证实了建模的正确性。鉴于目前,PID控制的成熟与广泛运用,本文首先运用PID控制,对研究对象进行了运动控制的仿真,仿真结果表明PID控制胜任该对象的控制。文中也对该对象进行了最优控制的仿真。上述两种控制策略的仿真结果虽然令人满意,但都是依赖于简化模型的,其有效性有待于实验研究的证实。模糊控制是不依赖于数学模型的,基于经验的控制策略,对水下航行器的控制尤为适用。 本文将模糊控制用于自主水下航行器的运动控制,在控制器设计中避开了复杂的模糊逻辑理论,从浅显的经验出发总结出调整模糊控制决策表的规律,给出了深度、航向、纵倾控制的控制决策表,仿真结果证实了该方法的正确性。同时也注意到模糊控制的稳态精度性能并不好,而PID控制的稳态精度性能较好,若能将两种控制策略结合起来,在偏差较大时运用模糊控制,在偏差较小时切换到PID控制将是较好的控制策略。 应该指出的是文中的结论都是通过计算机、利用MATLAB获得的,有待于后续者用实验进行验证、并修正一些控制参数。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:U665

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 谷磊;海洋微结构剪切流传感器及其载体设计方法与实验研究[D];天津大学;2011年
2 温秀平;水下机器人特性分析及其控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 黎飞;某水下航行器舵机液压伺服控制系统研究[D];华中科技大学;2011年
2 彭树萍;AUV动力学模型辅助的航位推算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 刘波;水下外场试验平台的建模与控制研究[D];西北工业大学;2006年
4 王茂励;无人水下航行器的运动建模与控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
5 崔红霞;下潜平台沉浮系统与控制研究[D];天津大学;2007年
6 阚如文;无人水下航行器姿态控制策略研究[D];吉林大学;2012年
7 高勤舒;水下航行器的运动控制及其视景仿真技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 封锡盛,刘永宽;自治水下机器人研究开发的现状和趋势[J];高技术通讯;1999年09期
2 陈建平;发展我国载人深潜器的几点思考[J];机器人技术与应用;2001年02期
3 李洪兴;从模糊控制的数学本质看模糊逻辑的成功──关于“关于模糊逻辑似是而非的争论”的似是而非的介入[J];模糊系统与数学;1995年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 乔维德;;感应电机的模糊免疫控制研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
2 张建功;刘宝权;刘佳伟;;液压AGC电液伺服系统单神经元自适应控制与仿真研究[J];鞍钢技术;2006年03期
3 武昌俊;PID模糊控制器的改进[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年01期
4 曹光华;;双模糊复合控制策略及其在交流调速系统中的应用研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年02期
5 康国磊;黄春;江泳;;智能烟叶烤房控制系统的设计[J];安徽农业科学;2009年14期
6 江善和,申东日;一种基于模糊神经网络的自适应PID智能控制器[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2004年02期
7 熊飞桥,杜国娟;非线性物理模型的线性化[J];安顺师范高等专科学校学报(综合版);2003年04期
8 李宇成,高磊,胡玉新,曾水平,刘晓霞,徐继宁,唐赓;日立单片机模糊控制开发平台的研究[J];北方工业大学学报;1999年01期
9 胡玉新,李宇成;模糊控制系统的模拟调试[J];北方工业大学学报;1999年03期
10 冯晓君,刘凤然,郭磊,吴龑,卢灵;智能控制理论在倒立摆控制系统中的应用[J];北方工业大学学报;2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 龙威;袁锐波;曾浩;张宗成;;压电式气动伺服阀控制策略的研究[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
2 修杰;夏长亮;;开关磁阻电机的模糊自适应PID控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 乔美英;兰建义;;模糊逻辑神经网络控制在交流调速系统中的仿真研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 谢海斌;林龙信;沈林成;;仿生水下机器人仿真系统设计与实现[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 龙建军;吴百海;吴金萍;;基于功能原理的水下潜器模型参数辨识方法与实验估计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 熊华胜;严浙平;;水下机器人水动力系数估计及其在航向鲁棒控制中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 莫红;王飞跃;;动态模糊规则下的语言动力系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
8 张维煜;阮颖;嵇尚华;孙晓东;朱熀秋;;交流混合磁轴承变刚度系数分析与控制系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
9 王卓;王珍涛;周志雄;;KY-310B型牙轮钻机自动化进展述评[A];矿山企业节能减排与循环经济高峰论坛论文集[C];2010年
10 王荣彦;姜一峰;许英恩;;模糊PID控制算法在磨机给矿控制中的研究与应用[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 武心安;未知环境下自主式水下潜器路径规划问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 田峰敏;水下地形导航模型求解与导航区初选策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 毛宇峰;水下机器人系统体系结构及避障控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
6 高延增;超小型水下机器人关键性能提升技术研究[D];华南理工大学;2010年
7 程如岐;基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究[D];南开大学;2010年
8 南栋祥;具突变性对象的量子神经网络突变波函数及权重波函数的分析与研究[D];昆明理工大学;2009年
9 黄豪彩;深海气密采水系统设计及其海试[D];浙江大学;2010年
10 林龙信;仿生水下机器人的增强学习控制方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冯小冬;基于模糊PID控制的呼吸机压力控制研究[D];南京医科大学;2010年
2 汪步云;水下作业机械手抓取力伺服控制的研究[D];安徽工程大学;2010年
3 邵建桥;液压混合动力汽车能量再生系统特性仿真研究[D];山东科技大学;2010年
4 岳光亮;基于液压制动行星调速软起动系统的研究设计[D];山东科技大学;2010年
5 高丽丽;大功率电动汽车多功能智能快速充电机的研究[D];山东科技大学;2010年
6 于振涛;矿用液压支架搬运车辆结构设计与液压驱动系统性能研究[D];山东科技大学;2010年
7 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
8 姜波;挠性驱动盘疲劳试验台的研制[D];长春理工大学;2010年
9 朱颀;碘化锌溶液浓缩装置的设计[D];长春理工大学;2010年
10 王禹;双质量飞轮扭转疲劳试验台的研究[D];长春理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 白冬梅,吕丽霞;专家整定PID控制系统[J];兵工自动化;2004年04期
2 严卫生,任章,康风举,徐德民;某空投鱼雷浅水控制方案的半实物仿真[J];兵工学报;2000年02期
3 梁磊;王少萍;曹锋;;基于ANSYS的压电陶瓷PLZT特性仿真分析[J];北京航空航天大学学报;2008年07期
4 杨素敏;;潜艇水下航向改变时的操纵性研究[J];船舶工程;1992年05期
5 常文君,刘建成,于华南,徐玉如;水下机器人运动控制与仿真的数学模型[J];船舶工程;2002年03期
6 熊华胜,边信黔,施小成;积分变结构控制原理在AUV航向控制中的应用仿真[J];船舶工程;2005年05期
7 吴利红;俞建成;封锡盛;;水下滑翔机器人水动力研究与运动分析[J];船舶工程;2006年01期
8 刘淮;应用前景广阔的无人水下航行器[J];船舶工业技术经济信息;2004年12期
9 刘淮;美国海军无人水下航行器的发展重点和特点[J];船舶工业技术经济信息;2005年02期
10 王燕飞,朱军,张振山;评估水动力系数对潜艇操纵性影响的一种方法[J];船舶力学;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 佟盛;;AUV导航系统及技术发展[A];2006年船舶通讯导航学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘涛;大深度潜水器结构分析与设计研究[D];中国船舶科学研究中心;2001年
2 韩冰;欠驱动船舶非线性控制研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
3 王三德;水下复杂弹性壳体的相似性研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
4 王薇;非线性系统的滑模控制研究[D];中国海洋大学;2005年
5 何漫丽;水下自航行器水动力学特性数值计算与试验研究[D];天津大学;2005年
6 王海宁;基于MEMS技术的自吸微泵的研制[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2006年
7 温秉权;小型浅水域水下自航行器系统设计与试验研究[D];天津大学;2005年
8 徐建安;水下机器人动力学模型辨识与广义预测控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
9 宋迎春;动态定位中的卡尔曼滤波研究[D];中南大学;2006年
10 曹永辉;复杂环境下自主式水下航行器动力定位技术研究[D];西北工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高立娥;水下武器系统仿真演示技术[D];西北工业大学;2001年
2 李波;水下无人航行器发展研究[D];西北工业大学;2002年
3 毛斌宏;潜艇空间运动模型及均衡控制技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
4 简要军;水下平台的六自由度运动建模与仿真[D];西北工业大学;2003年
5 袁绪龙;空投鱼雷非控弹道可视化设计与分析[D];西北工业大学;2002年
6 高剑;自主式水下航行器的建模与自适应滑模控制[D];西北工业大学;2004年
7 侯巍;自主水下航行器建模与控制系统研究开发[D];天津大学;2004年
8 尹云;基于触滑觉控制的智能假手关键问题研究[D];大连理工大学;2004年
9 贾智宏;水下机器人仿真模型及定位系统研究[D];南京理工大学;2004年
10 张晓霞;水下机器人的视景仿真[D];哈尔滨工程大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 刘鑫;魏延辉;高延滨;;ROV运动控制技术综述[J];重庆理工大学学报(自然科学);2014年07期
2 蒋平;陆晓明;;HILS技术在水雷控制系统设计中的应用[J];舰船科学技术;2012年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 陈宝阔;剪切流传感器结构优化与性能测试[D];天津大学;2012年
2 肖学忠;海洋微结构剖面仪数据采集与处理系统研究[D];天津大学;2012年
3 杨毅;PSS 3-2-1正交并联动平台控制策略的研究[D];燕山大学;2012年
4 张永攀;水下高速航行体控制系统研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 熊磊;基于多测距仪的UUV结构环境SLAM方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 阚如文;无人水下航行器姿态控制策略研究[D];吉林大学;2012年
7 贾霆哲;UUV姿态控制技术研究[D];电子科技大学;2013年
8 郎威;自容式湍流观测仪的客户端软件设计与实现[D];中国海洋大学;2013年
9 兰世泉;垂直微结构湍流剖面仪流致振动分析[D];天津大学;2012年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱克强;;水下遥控航行器的模拟与控制[J];中外船舶科技;1999年02期
2 方开翔,江国和;舰船和水下航行器降噪效果模糊综合评估[J];华东船舶工业学院学报;2000年02期
3 周秦英,王崇武,李宏,焦振宏;水下航行器操舵系统中的REPM BLDCM设计[J];鱼雷技术;2003年02期
4 宋绍忠,石秀华,许晖,杜向党;水下航行器尾轴密封结构的研究[J];润滑与密封;2005年02期
5 史娟娟;杜向党;石秀华;;面向对象数据库在水下航行器总体设计中的应用[J];弹箭与制导学报;2005年S3期
6 潘光;杜晓旭;宋保维;毛昭勇;;水下航行器动力定位下的运动轨迹设计与仿真[J];火力与指挥控制;2006年08期
7 韦刚;潘光;余德海;;基于虚拟技术的水下航行器设计方法研究[J];机械设计与制造;2007年01期
8 叶仁春;;回转型水下航行器艇体数学建模方法和最小阻力研究[J];科学技术与工程;2009年07期
9 杜向党;刘龙飞;;面向微型水下航行器的水泵式沉浮系统设计[J];机械与电子;2009年11期
10 宋保维;刘冠杉;王文博;黄桥高;;一种微型可探测水下航行器的设计[J];测控技术;2009年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 丰少伟;张乔斌;丁少春;;某水下航行器壳体加速度场重构研究[A];2010全国机械装备先进制造技术(广州)高峰论坛论文汇编[C];2010年
2 蔡龙飞;王志强;;水下航行器艏部腔体噪声特征分析[A];第十三届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2011年
3 马沙沙;王海燕;陈建峰;;水下航行器数据库系统的设计与实现[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会2011年海战场电子信息技术学术年会论文集[C];2011年
4 梁建宏;文力;王田苗;;两关节仿生水下航行器的推进与机动性能研究[A];城乡饮用水水源安全问题与发展汇总[C];2009年
5 高立娥;李洪梅;康凤举;;遗传算法在水下航行器制导系统多任务调度中的应用[A];仿真计算机与软件、仿真方法与建模学术交流会论文集[C];2004年
6 傅晓云;黎飞;李宝仁;;某水下航行器舵机液压伺服系统建模仿真[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
7 苏颖;康凤举;李皓;高立娥;;面向对象仿真技术在水下航行器弹道研究中的应用[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年
8 李宏伟;陈克安;;水下航行器流体动力噪声绕射声场研究[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
9 赵良明;刘卫东;;水下网络中心战概念与框架研究[A];2009年中国东西部声学学术交流会论文集[C];2009年
10 李娟丽;刘卫东;李乐;;采用单一信标的水下航行器定位[A];2009年中国东西部声学学术交流会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 徐阳;世界各国竞相发展水下航行器[N];中国知识产权报;2000年
2 袁亚新;法制成新型水下航行器[N];科技日报;2001年
3 ;情系海洋育桃李 驰骋海疆写辉煌[N];光明日报;2003年
4 ;把西工大建设成高水平研究型大学[N];陕西日报;2007年
5 编译 江鑫;无人侦察器能水下滑翔上万公里[N];北京科技报;2006年
6 王润孝 黄迪民 郭明 刘银中;教书育人传薪火 严谨求实铸华章[N];中国教育报;2006年
7 本报记者 彭会安汤凤;大连昌兴靠科技创新赢得国际大市场[N];中国高新技术产业导报;2008年
8 徐澄 郭明 易志高 黄迪民;凭借好风上青天[N];科技日报;2004年
9 记者 张银炎;造船学子8项设计获奖[N];中国船舶报;2006年
10 国光;双金属导线独特的优点[N];中国有色金属报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于宪钊;微小型水下航行器水动力性能分析及双体干扰研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
2 杨燕;水下航行器编队运动规划与稳定性研究[D];天津大学;2012年
3 杨峻巍;水下航行器导航及数据融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
4 潘光;基于VHDL高级综合的水下航行器自控系统集成设计研究[D];西北工业大学;2002年
5 孙峻;非线性模型预测控制理论及应用研究[D];西北工业大学;2002年
6 刘潮东;水下信号处理与航行器路径规划方法[D];西北工业大学;2006年
7 赵辉;基于水下航行器导航定位及信息融合技术研究[D];南京理工大学;2007年
8 曹永辉;复杂环境下自主式水下航行器动力定位技术研究[D];西北工业大学;2006年
9 黄微波;水下航行器喷涂聚脲柔性涂层的制备及减阻性能的研究[D];中国海洋大学;2007年
10 牟宏伟;水下航行器组合导航系统与信息融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马少泽;水下航行器测控系统控制软件的设计和实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 崔桐;微小型水下航行器多学科优化设计[D];哈尔滨工程大学;2013年
3 王志强;水下航行器艏部腔体噪声特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 闫岱峻;微小型水下航行器在非均匀流场中的运动性能分析[D];哈尔滨工程大学;2012年
5 刘晓明;某水下航行器电机支架减振结构研究[D];昆明理工大学;2013年
6 侯大力;水下航行器动力学仿真[D];山东大学;2014年
7 宋方希;基于CFD的混合驱动水下航行器外形研究[D];天津大学;2012年
8 黎飞;某水下航行器舵机液压伺服控制系统研究[D];华中科技大学;2011年
9 梁晓霖;基于洋流信息的精密水下定位研究[D];上海交通大学;2013年
10 董洪波;基于嵌入式技术的水下航行器动力测控系统研究[D];西北工业大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026