海洋地震拖缆姿态控制策略研究

发布时间：2020-08-10 22:00

【摘要】：海洋地震拖缆系统是海上地震勘探的关键设备，在拖缆系统设计应用中，保持拖缆在水下的姿态是获取高质量勘探信息的基础，利用水鸟对拖缆进行姿态控制是解决该问题的有效途径。本文以海洋资源勘探拖缆为研究对象，提出了有效的姿态控制策略。 首先确立拖缆为研究对象，对拖缆的姿态控制进行研究。给出分析了拖缆系统的动能、势能和虚功，然后基于哈密顿原理，建立线性化的勘探拖缆和水鸟的动力学模型，同时给出模型的初始条件和边界条件。最后设计了三种控制策略来控制拖缆的姿态，分别是PID控制策略、复模态控制策略和鲁棒自适应控制策略。在PID控制策略里引入有限差分法来离散模型。对模型进行仿真，进而验证控制规律的有效性。复模态控制策略是基于模态观测器，在独立复模态空间，通过选择合适的权重矩阵，对拖缆的低阶模态设计稳定的控制规律。鲁棒控制策略设计中，选取拖缆和水鸟能量为李雅普诺夫能量函数，考虑到实际工作中不确定的参数，设计了自适应的鲁棒控制规律。仿真验证了控制规律的有效性，自适应规律可以在线的估计勘探拖缆的参数，并且鲁棒自适应控制规律稳定性好。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P715;P631.46;TP273

【参考文献】

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本文编号：2788667