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AUV水下回收预测与协调控制技术研究

李建民  
【摘要】: 无人自主潜航器(AUV,automatic unmanned vehicle)技术自诞生以来,在科技、国防、生产等水下作业中开始发挥越来越大的作用。而AUV水下回收技术研究的意义十分重大,对延伸AUV作业空间,拓展作业能力具有重要意义。使用坞舱式回收可以有效的保证回收平台的外形完整性,减小对回收平台本身工作性能的影响。 在这种新型的回收模式中,回收过程需要合理规划路径和步骤,以及更能适应AUV六自由度动力定位的动态控制技术,根据优化的策略来完成整个过程。本文中,针对AUV多变量、非线性、强耦合的特点,选用滚动优化策略的预测控制技术进行动态控制,并设计一个协调控制器,用于处理实际系统中的异常以及实现回收过程的动作协调。 动态控制技术根据逐步复杂的原则,以多变量广义预测控制技术为起点,根据AUV六自由度数学模型进行推导,得出合适的预测控制所需要的控制模型,参考综合预测控制技术对非线性和约束的处理,构建动态控制器;协调控制器利用混杂系统理念,兼顾回收过程中的动态性和离散性,合理的分析动态过程和设定离散事件,利用模式识别技术对数据中的异常进行分类和判断,参考Petri网技术对回收过程的动作细节进行划分,通过实时测量和判断,达到分析和监控回收状态、判断和控制实时动作的目的。 以高精度AUV六自由度数学模型为仿真模型,通过四个阶段的仿真和试验,获得了回收过程的实验数据,并对回收控制系统的控制效果进行了检验。


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