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《哈尔滨工程大学》 2007年
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开架式水下机器人系统辨识与控制技术研究

胡明茂  
【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力学模型辨识的有效性。 在建立了“海狸”水下机器人的动力学模型以及仿真系统的基础上,设计了一种基于模型的自适应控制器,它是一种轨迹跟踪控制方法,本文以“海狸”水下机器人为平台进行了纵向与艏向的水池控制实验,实验结果表明,利用该控制器对开架式水下机器人进行控制,能够取得了较好的控制效果。
【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】:2007
【分类号】:TP242

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