基于模糊理论的水下机器人运动控制研究

【摘要】： 自治式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle)的运动控制方法研究是AUV技术的主要课题之一。AUV运动特点有:高度非线性、强耦合、时变和不确定性、受流、浪等工作环境的干扰大、工作半径大、航速调节范围大等。因而要求控制系统能满足上述因素的变化,有强鲁棒性和自适应性,有足够的运动控制精度,这对水下机器人运动控制系统的设计提出了很高的要求。 模糊控制技术广泛应用于不确定性、非线性等复杂系统的控制中。本论文旨在探讨模糊控制在水下机器人运动控制中的应用,并设计出性能优良的水下机器人运动控制系统。 本文根据仿真需要和控制器设计要求对AUV运动模型进行了适当简化,得到了AUV六自由度运动模型。建模过程中主要考虑了海流对于水下机器人的影响,研究了水下机器人的流体力学特性以提高模型精度。考虑到水下机器人的运动特点,采用模糊控制方法进行运动控制,在空间运动模型的基础上设计了模糊控制器,考虑到水下机器人线速度运动与角速度运动之间的不同,针对两种运动采用不同的控制规则,设计不同的运动控制器。最后通过计算机仿真验证了控制器的可行性和有效性。