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《哈尔滨工程大学》 2005年
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水下机器人运动控制方法研究

张子迎  
【摘要】:伴随着海洋的开发,水下机器人得到广泛的应用。但是由于水下机器人各自由度之间存在较强的耦合和非线性特征,其精确的数学模型很难获得。因此,在设计控制器时需要考虑许多因素。智能控制技术是当前控制领域研究的热点之一,广泛用于不确定性、非线性等复杂控制系统的控制中。本文旨在探讨PID和神经网络在水下机器人运动控制中的应用,并设计出优良的水下机器人运动控制系统。 本文建立了水下机器人AUV空间运动学模型,并根据实际需要和控制器设计的方便进行了适当简化,得到了AUV六自由度运动模型。并在此基础上,使用了基于神经网络的PID控制方法。主要介绍了PID、多层神经网络的基本结构、学习算法原理等,分析了PID和神经网络相结合的形式,并重点研究了PID控制器和神经网络PID控制器的应用。 本文将神经网络的PID控制方法应用于水下机器人。结合水下机器人六自由度水动力模型,建立了PID、以及基于BP网络的PID的水下机器人控制器,并进行了仿真环境下的试验。试验结果表明,以上控制方法较为适合水下机器人的运动控制。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP242

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李世巍;系统控制理论及其在水下机器人系统中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 李馨;塔机变幅及起升机构的神经网络控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
3 胡宁;掘进机自动掘进系统的研究与应用[D];重庆大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5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 李殿璞,赵爱民,迟岩;水下机器人运动控制和仿真的数学模型[J];哈尔滨工程大学学报;1997年03期
3 桑恩方 ,庞永杰 ,卞红雨;水下机器人技术[J];机器人技术与应用;2003年03期
4 刘清;基于人工神经网络的非线性系统辨识[J];武汉交通科技大学学报;1999年02期
5 张铭钧,段群杰;基于神经网络的水下机器人运动预测控制方法[J];中国造船;2001年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐海军;谢海斌;张代兵;;微小型水下机器人推进方式的比较研究[J];兵工自动化;2009年04期
2 沈建森;朱书平;周徐昌;;基于Matlab/Simulink的水下航行器建模与仿真[J];兵工自动化;2012年02期
3 宋保维;邵成;李家旺;杜晓旭;;自主式水下航行器载荷水下浮力解脱分离方法[J];兵工学报;2007年02期
4 陈晔;王德石;董友亮;;鱼雷姿态系统的输出反馈变结构控制研究[J];兵工学报;2009年02期
5 周杰;王树宗;;无人水下航行器外挂鱼雷武器运动矢量建模与仿真[J];兵工学报;2009年09期
6 张磊;庞永杰;李晔;孙玉山;;舵桨联合操纵的自主式水下机器人运动控制[J];北京工业大学学报;2011年01期
7 张向强;顾逸东;姜鲁华;;系留气球时域响应分析[J];北京航空航天大学学报;2006年09期
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9 刘鹰,赵琳;潜艇控制和仿真的数学模型[J];船舶工程;2000年01期
10 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
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 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
2 张赫;庞永杰;唐旭东;秦再白;;基于VC和Vega联合开发的智能水下机器人仿真系统[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 戴余良;俞科云;王世明;苗海;;潜艇水下运动的分叉特性分析[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 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
5 胡坤;刘常波;;基于PSO优化的潜艇近水面ADRC深度控制研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
6 李胜忠;马向能;魏纳新;李天森;;基于MATLAB\SIMULINK的鱼雷空间运动预报及弹道仿真[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
7 张韶光;张剑波;肖熙;;浅海海底管线检测艇操纵性和运动仿真研究[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
8 陈峰;桂卫华;王随平;韩晓英;;深海底履带机器车的多神经网络预测控制[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年
9 易淑群;张明辉;颜开;;模型入水初期弹道数值模拟研究[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
10 边志刚;黄东武;李冬;;ROV在海洋测绘中的应用研究[A];中国航海学会航标专业委员会测绘学组学术研讨会学术交流论文集[C];2009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 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 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
4 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
5 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
6 刘素花;节能型自治式多功能海洋环境监测系统的数据采集控制器的研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2009年
7 兰晓娟;一种新型水下球形机器人的若干关键技术研究[D];北京邮电大学;2011年
8 赵大旭;介入诊疗机器人多体系统建模分析与实现[D];南京航空航天大学;2010年
9 熊瑛;基于智能控制的潜艇操纵运动仿真研究[D];中国舰船研究院;2011年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史文韬;基于DSP的水下机器人嵌入式控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 姜婵娟;遥控式水下机器人PID运动控制算法优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 赵杨;船舶适航性与操纵性自航模系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张杰;近水面作业的机器人综合减摇机理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王云龙;潜艇抗沉智能决策系统的设计与仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李建民;AUV水下回收预测与协调控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张晶明;基于达芬奇技术的水声图像处理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 刘伟明;波浪中船舶六自由度“操纵—摇荡”耦合运动数值仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 赵玲玲;基于VxWorks的水下机器人声探测仿真系统软件设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 韩丽洁;水下机器人任务规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱明星,沈谦,张德龙;一种权值预学习BP算法的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年01期
2 崔桂梅;穆志纯;李晓理;郝智红;;网络控制系统保性能控制[J];北京科技大学学报;2006年06期
3 杜建凤,崔勇,张寒松,严忠慧;神经网络PID控制[J];北京科技大学学报;1998年06期
4 张立新,扬建宁;油缸活塞杆的位置测量[J];传感器技术;2003年02期
5 李斌;桥式起重机的防摇问题及其分析与仿真[J];重庆交通学院学报;2005年03期
6 扈宏杰,陈敬泉,刘强,尔联洁;基于神经网络补偿的PID控制方法的研究[J];电气传动;2000年05期
7 程启明,万德钧,黄林;基于神经网络自适应PID控制的船舶操纵研究[J];电子测量与仪器学报;1998年02期
8 权龙,杨德荣,李风兰;应用霍耳开关元件检测液压缸位移原理的研究[J];电子测量与仪器学报;2002年04期
9 刘佩衡;国内外塔式起重机发展概况[J];工程机械与维修;1997年08期
10 刘佩衡,孙殿武;步入21世纪的国外塔机[J];工程机械与维修;2002年09期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 潘峰;行程传感液压缸基础技术的研究[D];浙江大学;2002年
2 毕卫平;不确定非线性系统的鲁棒H_∞控制问题[D];郑州大学;2002年
3 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
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 卢鸿权;基于CAN总线的一体化氧化沟DCS(集散控制系统)研究[D];电子科技大学;2001年
2 郭晋;基于CAN现场总线的分布式控制系统设计[D];北京工业大学;2001年
3 于跃;基于工业现场总线的系统设计[D];西安理工大学;2004年
4 童厚健;基于汽车驾驶模拟器的车辆自动驾驶研究[D];武汉理工大学;2005年
5 卢建强;基于CAN总线的智能双轴交流伺服控制系统[D];东华大学;2005年
6 李广军;基于RBF神经网络的PID整定[D];西南交通大学;2005年
7 吴杰;塔式起重机智能监控及故障诊断系统[D];郑州大学;2005年
8 郝艳仲;水下机器人运动稳定性的研究[D];浙江大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 李晓豁;吴志强;;悬臂式掘进机断面轮廓监控系统[J];黑龙江科技学院学报;2008年06期
2 王慧;许琢;;掘进机器人的位姿检测与机体定位[J];制造业自动化;2013年08期
3 王晶晶;童敏明;刘彬;;组合导航定位系统研究[J];软件;2011年05期
4 曾婵;强永龙;刘新华;;掘进设备自动导向及标定校准系统的设计与实现[J];无线电工程;2013年07期
5 王义省;;煤巷大倾角上山机掘技术应用[J];中小企业管理与科技(上旬刊);2013年09期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 周志利;厚煤层大断面巷道围岩稳定与掘锚一体化研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
2 赵学雷;基于多传感器信息融合的载荷及煤岩判定与识别技术研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
3 田劼;悬臂掘进机掘进自动截割成形控制系统研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
4 李睿;悬臂掘进机机身位姿参数检测系统研究[D];中国矿业大学(北京);2012年
5 李建刚;自动化掘进机仿形截割控制策略研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 王剑;掘进机器人控制算法研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 李晓齐;掘进机器人液压控制系统研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 姜鹤;悬臂式掘进机截割机构控制系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 许琢;掘进机器人PLC控制系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 刘章青;掘进机自动导向姿态检测系统设计与实现[D];武汉理工大学;2012年
6 刘志森;悬臂式掘进机截割部恒功率调速控制系统研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
7 郑增波;煤巷与半煤岩悬臂式掘进机电气控制技术研究[D];河北科技大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 张铭钧,祝海涛,苗青;水下机器人运动控制神经网络的结构与学习方法[J];哈尔滨工程大学学报;2000年01期
2 张菁,王立权,张铭钧;基于模糊决策法的水下机器人路径规划方法[J];哈尔滨工程大学学报;2001年01期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张铭钧,韩金华,李洪志;基于神经网络的水下机器人航向角跟踪控制[J];哈尔滨工程大学学报;1999年06期
2 滕宇浩,张将,刘健;水下机器人多功能作业工具包[J];机器人;2002年06期
3 刘红;发掘红薯的启示──《水下机器人》组稿过程[J];科技与出版;2002年01期
4 邹丹,张铭钧,韩志学;水下机器人覆盖式作业区探测方法[J];哈尔滨工程大学学报;2003年04期
5 彭学伦;水下机器人的研究现状与发展趋势[J];机器人技术与应用;2004年04期
6 奚崇德;;水下机器人[J];船艇;1987年12期
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8 甘永,王丽荣,刘建成,徐玉如;水下机器人嵌入式基础运动控制系统[J];机器人;2004年03期
9 wilson;;国外机器人竞赛荟萃[J];电子制作;2011年09期
10 ;8A4水下机器人显示控制系统问世[J];电子质量;1997年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄海;万磊;庞永杰;秦再白;;船体检测遥控水下机器人控制系统结构[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年
2 桑恩方;;用水下机器人进行堤坝安全隐患检测[A];泄水建筑物安全及新材料新技术应用论文集[C];2010年
3 王宏健;王琳琳;潘立鑫;;水下机器人近水面横摇与能耗控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
4 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
5 陈维山;周杨;;仿鳐鱼水下机器人自主游动建模与仿真[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
6 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
7 李晔;由光鑫;庞永杰;万磊;;水下机器人视景仿真系统的设计[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
8 孙斌;张艾群;;液压系统在水下机器人的应用[A];救捞专业委员会2004年学术交流会论文集[C];2004年
9 张文瑶;;美国海军水下机器人发展新情况[A];中国造船工程学会修船技术学术委员会船舶维修理论与应用论文集第八集(2005—2006年度)[C];2006年
10 ;我国设计生产的水下机器人装备海军[A];中国航海学会救捞专业委员会99年优秀论文选[C];1999年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈惠玲;我国引进深海水下机器人“海狮”号[N];中国矿业报;2009年
2 通讯员 金声;水下机器人技术国家级重点实验室竣工[N];中国船舶报;2009年
3 胡捷递 记者 姜雪松;水下机器人实验室通过验收[N];哈尔滨日报;2009年
4 化所;沈阳自动化所水下机器人两课题通过验收[N];中国船舶报;2010年
5 记者 罗沙 张旭东;海洋局派出水下机器人,核查溢油处置[N];新华每日电讯;2011年
6 记者 罗沙 张旭东;中国海洋局使用水下机器人核查溢油处置[N];经济参考报;2011年
7 桑恩方 卞红雨;水下机器人为堤坝做B超[N];中国水利报;2005年
8 任馨宇 记者 王春;“海龙号”3500米水下机器人成功用于深海科考[N];科技日报;2009年
9 本报通讯员 戴晓峰 由晓雪 记者 由庆祝;徐玉如的水下机器人情怀[N];中国工业报;2010年
10 胡荣山;上海海事大学水下机器人研究取得最新应用成果[N];中国海洋报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 姜大鹏;多水下机器人协调控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 潘立鑫;水下机器人近水面横遥减摇控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 杨立平;舵桨联控式水下机器人容错控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 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
8 齐雪;自主水下机器人操纵运动的非线性控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
9 梁霄;微小型水下机器人运动控制及可靠性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 王建国;水下机器人运动控制与故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕新昱;水下机器人舵机控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 徐长密;水下机器人—机械手系统动力学建模及运动控制研究[D];中国海洋大学;2010年
3 韩志学;海流作用下水下机器人区域探测规划方法[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 王月;基于群集智能的多水下机器人协调研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 戴军;基于遗传算法的水下机器人模糊控制器设计[D];哈尔滨工程大学;2002年
6 史文韬;基于DSP的水下机器人嵌入式控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王飞;水下机器人在潜艇附近运动时的水动力计算[D];哈尔滨工程大学;2003年
8 李鹏;水下机器人导航系统传感器的仿真[D];哈尔滨工程大学;2004年
9 韩丽洁;水下机器人任务规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 郑曙光;基于模糊、神经网络技术的水下机器人运动控制的研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
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