收藏本站
《中国海洋大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于自抗扰控制技术的AUV运动控制的研究与仿真

袁德祥  
【摘要】:自治式水下机器人(AUV)系统具有非线性、强耦合性和数学模型不确定性的特点,工作时存在未知外扰的影响,这对AUV运动控制系统的设计提出了更高的要求。一般的控制策略难以取得较好的控制效果,而自抗扰控制器(ADRC)不依赖对象的精确数学模型,能够解耦控制。本文提出将自抗扰控制技术应用于AUV运动控制系统中,以改进传统控制方法的局限性。对自抗扰控制器及其在AUV运动控制中的应用和改进进行了分析和研究。 首先,对AUV进行动力学分析,并根据盘形AUV特点,在海洋环境中建立了AUV的四自由度数学运动模型,进而得到了深度、航向和速度控制的方程,并建立了AUV推进器模型和海流干扰模型。 其次,在对传统PID控制器的优缺点分析的基础上,讨论了跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性状态误差反馈律的基本原理,给出了ADRC的结构图和算法实现,并在MATLAB/Simulink中搭建了自抗扰控制器。 再次,针对自抗扰控制器参数选取的问题,确立了参数整定的原则。运用自抗扰控制技术设计了水下机器人运动控制的自抗扰控制器,进行定深、定向和定速控制。仿真结果表明,ADRC可以实现AUV运动控制的精确性、鲁棒性和稳定性,能够克服海流等干扰的影响,相比传统PID控制器,自抗扰控制器的控制效果更好。 最后,分析自抗扰控制器的控制效果,并根据自抗扰控制器和其中扩张状态观测器(ESO)的特性,用BP神经网络补偿控制对象的部分变化,设计了“鲁棒性”更强的基于神经网络的自抗扰控制器。通过仿真证实了基于神经网络的自抗扰控制器能对参数变化范围较广的AUV运动进行有效控制。 本文的研究成果为自抗扰控制技术在其它类似的海洋工程类设备控制问题上的应用提供了一定的依据。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP273

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王丽娜;船舶动力定位系统控制器的设计与仿真[D];大连海事大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘涛,徐芑南,王惠铮,吴幼华,刘正元;“CR -02”6000m无人自治水下机器人载体系统(英文)[J];船舶力学;2002年06期
2 于希宁;尹水红;闫智辉;杨洁;;自抗扰控制器的发展及其应用[J];仪器仪表用户;2007年04期
3 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
4 于希宁;朱丽玲;;自抗扰控制器的动态参数整定及其应用[J];华北电力大学学报;2005年06期
5 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
6 李硕,郭廷志,封锡盛;“探索者”号无缆水下机器人控制系统[J];机器人技术与应用;1995年04期
7 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
8 戴学丰,边信黔;6自由度水下机器人运动轨迹滑模控制[J];计算技术与自动化;2000年02期
9 李欣;刘万军;陈磊;;基于BP网络的设备故障诊断研究[J];科学技术与工程;2006年18期
10 韩京清;一类不确定对象的扩张状态观测器[J];控制与决策;1995年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 于华男;开架式水下机器人辨识与控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张立明;自抗扰控制技术在AUV航向控制中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 夏业启,于中;酚醛树脂生产的微机自动控制系统[J];工程塑料应用;2000年05期
2 郭伟,刘兴远,张力,王跃文,孙亮;无腹筋钢筋混凝土简支梁受剪特性的神经网络模型初探[J];四川建筑科学研究;2004年01期
3 刘兴远,郭伟,林文修,杜文龙,易珂;重庆地区混凝土构件碳化规律的神经网络描述[J];四川建筑科学研究;2004年04期
4 丁晓贵;神经网络在非线性系统参数辨识中应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期
5 路子贇;一种CMAC神经网络的直接地址映射[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年01期
6 丁晓贵;基于径基网络的水处理系统模型[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2004年03期
7 丁晓贵;;一种自适应性神经元控制器研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年04期
8 闻学;刘新荣;易立;;神经网络反分析在柳山隧道中的应用[J];地下空间与工程学报;2009年05期
9 杨凤山,李颖宏,李正熙;混合PID的设计及仿真研究[J];北方工业大学学报;2003年03期
10 林传华;张宝平;周旭东;;热镀锌过渡卷的力学性能预测[J];宝钢技术;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡伟明;;基于STM32纯电动汽车电驱控制研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
2 张红良;吴文启;胡小平;;一种新的里程计刻度因子在线辨识算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 刘志刚;李世华;;永磁同步电机的二阶自抗扰控制算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 阮久宏;荣学文;吴三友;;凿岩机器人液压系统ADRC控制器设计与仿真[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 戎袁杰;汤洪海;郑雪生;王荣蓉;李春文;;单相并联有源滤波器的神经网络控制策略研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 孟庆金;权悦;景绍洪;;热电厂CFB锅炉燃烧智能控制策略研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 Yu Kerwei;Yang Tsunlirng;;A Case Study of Yacht's Motions Represented by Using Stewart Platform[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 李云;薛松;龙志强;;基于跟踪微分器的磁浮列车悬浮系统传感器主动容错控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 龙志强;李云;王旭;;基于自抗扰控制的磁浮列车自动驾驶算法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 王清;宋年年;王佳庆;姚菁;;优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 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
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 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
5 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
6 万宇宾;交流伺服系统自适应滑模控制理论与方法研究[D];华中科技大学;2010年
7 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
8 包健;有限精度权值神经网络优化的研究与应用[D];华东理工大学;2011年
9 车勇;轮胎噪声的预测方法与试验研究及优化设计[D];武汉理工大学;2010年
10 汤亮;基于综合效益评价的陶瓷产品全生命周期理论研究及应用[D];武汉理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 魏光宇;二维转台控制系统[D];长春理工大学;2010年
3 朱正强;车标识别的关键技术研究[D];辽宁师范大学;2010年
4 范不井;某地区电网短期负荷预测研究[D];郑州大学;2010年
5 杨书显;基于PSO算法的氧乐果合成过程建模与控制研究[D];郑州大学;2010年
6 张华杰;模糊神经网络在肺癌诊断中的应用[D];郑州大学;2010年
7 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
8 李长鹏;基于CSTR温度系统的模糊神经网络预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 徐锋;水下地磁辅助导航研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 马艳;导管螺旋桨的水动力性能分析与设计优化[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 于希宁;尹水红;闫智辉;杨洁;;自抗扰控制器的发展及其应用[J];仪器仪表用户;2007年04期
2 赵志高,杨建民,王磊,程俊勇;动力定位系统发展状况及研究方法[J];海洋工程;2002年01期
3 施小成;王元慧;;船舶动力定位海洋环境的建模与仿真[J];计算机仿真;2006年11期
4 韩京清;从PID技术到“自抗扰控制”技术[J];控制工程;2002年03期
5 韩京清;;由符号函数与绝对值函数派生的非线性函数[J];控制工程;2008年S2期
6 韩京清;一类不确定对象的扩张状态观测器[J];控制与决策;1995年01期
7 韩京清;自抗扰控制器及其应用[J];控制与决策;1998年01期
8 吴斐文;;关于动力定位国际组织和标准综述[J];上海造船;2010年02期
9 韩京清,王伟;非线性跟踪─微分器[J];系统科学与数学;1994年02期
10 韩京清,张荣;二阶扩张状态观测器的误差分析[J];系统科学与数学;1999年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张丽平;粒子群优化算法的理论及实践[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 雷正玲;救助船动力定位智能控制及仿真的研究[D];大连海事大学;2011年
2 谢元平;改进粒子群优化算法的研究及其在控制系统设计中的应用[D];北京化工大学;2011年
3 黄金锋;1000米采矿船动力定位的推力系统研究[D];武汉理工大学;2004年
4 王元慧;模型预测控制在动力定位系统中的应用[D];哈尔滨工程大学;2006年
5 吴显法;DP半潜式平台的推力系统设计[D];大连理工大学;2007年
6 陈恒;深海半潜式平台动力定位推力系统设计研究[D];上海交通大学;2008年
7 陈文文;船舶航向非线性系统自抗扰控制器的仿真研究[D];山东大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 鲍其莲,张炎华;智能自适应控制及其在船舶操纵系统中的应用[J];船舶工程;1998年02期
2 成巍 ,苏玉民 ,秦再白 ,万磊 ,徐玉如;一种仿生水下机器人的研究进展[J];船舶工程;2004年01期
3 金迪,邵诚;自抗扰控制器在6自由度液压并联机器人仿真分析中应用[J];大连理工大学学报;2003年05期
4 黄宇,王东风,韩璞;模糊自整定PID控制及其在过热汽温系统中的应用[J];电力科学与工程;2004年03期
5 余涛,沈善德,李东海,朱守真;高压直流输电系统的自抗扰控制方法[J];电力系统自动化;2002年22期
6 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
7 王东风,王剑东,韩璞,于希宁;基于内模原理的PID控制器参数整定[J];华北电力大学学报;2003年04期
8 于希宁;朱丽玲;;自抗扰控制器的动态参数整定及其应用[J];华北电力大学学报;2005年06期
9 刘建成,于华男,徐玉如;水下机器人改进的S面控制方法[J];哈尔滨工程大学学报;2002年01期
10 王醒策,张汝波,顾国昌;基于势场栅格法的机器人全局路径规划[J];哈尔滨工程大学学报;2003年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 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
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵春哲;黄一;;基于自抗扰控制的制导与运动控制一体化设计[J];系统科学与数学;2010年06期
2 韩京清;自抗扰控制器及其应用[J];控制与决策;1998年01期
3 郭强,周孝信;可控串补非线性自抗扰控制的参数优化[J];电网技术;1999年11期
4 邹祖冰,蔡丽娟;PWM型DC/DC开关变换器的自抗扰控制策略[J];微电子学;2003年05期
5 余涛,沈善德,李东海,朱守真;高压直流输电系统的自抗扰控制方法[J];电力系统自动化;2002年22期
6 武利强,韩京清;直线型倒立摆的自抗扰控制设计方案[J];控制理论与应用;2004年05期
7 苏玉鑫,段宝岩,张永芳,南仁东,彭勃;大射电望远镜馈源指向系统轨迹跟踪自抗扰控制[J];控制理论与应用;2004年06期
8 侯虹;李建军;王龙;;一种基于新型自抗扰控制的舵机系统(英文)[J];电光与控制;2011年07期
9 李洪智;张铭均;;水下机器人操作能量最小化运动控制研究[J];交通科技与经济;1999年03期
10 唐进,张增科;运动控制实验平台中DSP与PC机的通信实现[J];计算机应用与软件;2003年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙明玮;焦纲领;杨瑞光;陈增强;;自抗扰控制在飞行器控制与制导上的应用与分析——不同时间尺度问题的摸索[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 杨瑞光;孙明玮;陈增强;;典型惯性环节的自抗扰控制性能分析[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 黄一;薛文超;杨晓霞;;自抗扰控制:思想、理论分析及运用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 吴丹;周顺燕;谢晓丹;;快速刀具伺服系统的精密自抗扰控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 何宇;严英;谢辉;高志强;;汽油机可变气门定时机构的自抗扰控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
6 袁韬;陈皓;兰杰;;倒立摆自抗扰控制算法简易实现[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010年
7 黄焕袍;聂玲;潘钢;夏明;;自抗扰控制技术在火电机组DCS中的应用研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 侯来永;谢欲晓;孙启良;;针对骨盆稳定性及运动控制能力的训练对偏瘫患者步行能力和步态的影响[A];继往开来 与时俱进——2003年康复医学发展论坛暨庆祝中国康复医学会成立20周年学术大会论文集[C];2003年
9 魏书涛;刘宇;;短跑运动控制的环节互动动力学分析[A];第十三届全国运动生物力学学术交流大会论文汇编[C];2009年
10 申纯太;谭福生;;基于CompactRIO的家居监控机器人[A];2010中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 林柏松;运动控制技术 领航中国机器设备制造业[N];机电商报;2006年
2 许玲珑;丹纳赫传动很精彩[N];中国包装报;2007年
3 张歌东;计算机控制技术[N];计算机世界;2006年
4 傅新绪;天门纺机展出新一代并条机[N];中国纺织报;2008年
5 记者 陈蕾;日本最大的自动化供应商选择康耐视[N];中国包装报;2008年
6 胡方;作为人类生物机能的语音产生研究[N];中国社会科学院院报;2006年
7 ;将加强与中国客户的合作[N];人民邮电;2005年
8 刘侃 孙利民;MCT8000——中国制造业腾飞的翅膀[N];科技日报;2000年
9 本报记者 魏巍;长春教育展“含金量”越来越高[N];长春日报;2006年
10 俞鸿樟;凌华科技推出内嵌DSP高端轴控卡PCI-8174[N];电子资讯时报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄浦;自抗扰控制技术在航空相机镜筒控制系统中的应用研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
2 段慧达;一类不确定高阶非线性系统的级联自抗扰控制策略研究[D];吉林大学;2012年
3 苏位峰;异步电机自抗扰矢量控制调速系统[D];清华大学;2004年
4 王维锐;车辆悬架系统关键技术研究[D];浙江大学;2007年
5 崔纳新;变频驱动异步电动机最小损耗快速响应控制研究[D];山东大学;2005年
6 闫光亚;永磁直线同步电机自抗扰控制系统及实验研究[D];华中科技大学;2011年
7 胡婵娟;自抗扰控制在直接转矩控制系统中的应用研究[D];华中科技大学;2010年
8 陈茂胜;高精度单框架控制力矩陀螺框架伺服系统的设计与研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
9 张强;小型AUV水下导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
10 刘艳;三维虚拟人行为控制关键技术的研究[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁德祥;基于自抗扰控制技术的AUV运动控制的研究与仿真[D];中国海洋大学;2010年
2 向真;自抗扰控制及其在一类热工控制系统中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2011年
3 任修孟;数控加工中心龙门悬浮气隙的自抗扰控制研究[D];沈阳工业大学;2012年
4 李鹏;循环流化床脱硫系统的自抗扰控制[D];华北电力大学(北京);2011年
5 毋炳鑫;数字电源自抗扰控制系统研究[D];中原工学院;2010年
6 胡建群;基于自抗扰控制技术的三电机同步控制系统研究[D];江苏大学;2010年
7 曾建;两类典型热工对象的自抗扰控制[D];重庆大学;2011年
8 侯营东;自抗扰控制在飞航导弹控制系统中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
9 杨东伟;自抗扰控制在电动加载系统中的应用研究[D];北京航空航天大学;2012年
10 聂玲;自抗扰控制技术在火电机组DCS中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2010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