基于水下侦察任务的多AUV编队队形最优控制研究

发布时间：2024-02-22 03:25

　　自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)在对海洋资源勘探,水下信息搜集等领域都展现出广泛的应用空间。多AUV在执行海底管线检测、大海域目标搜寻、海底地图的构建等任务时,需要AUV沿期望路径航行的同时保持队形不变或能够根据环境约束进行队形变换。本文针对AUV在完成路径跟踪(直线路径和曲线路径)的基础上对障碍环境下多AUV编队队形优化变换进行了研究,包括以下几个方面:首先,根据AUV的动力学性质和运动学特性,构造AUV六自由度运动学和动力学模型,针对本文设计需求对所建立的模型进行了简化,得到AUV水平面运动模型,并用仿真对其进行了验证。其次,研究了直线路径跟踪下多AUV编队控制问题。利用视线导引法建立单个AUV路径跟踪的误差模型,并利用级联和反馈线性化控制方法设计控制器,使纵向速度误差和艏向角误差渐进稳定。针对多AUV的编队控制,利用基于图论的编队队形控制方法,此方法可确保各AUV间状态信息的交互,通过调整自己的速度设计速度协调控制器,实现对直线路径的编队跟踪控制。再次,对于曲线路径要求速度和位置在平衡点附近邻域内是镇定控制的,但前面设计的控制器...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1鱼群编队图

1图1.1鱼群编队图图1.2大雁编队图AUV在未来进行海洋资源勘探和利用方面将会发挥重要作用。因为单体的性能指不能满足要求，要多个AUV之间的协作达成目标。由多艘AUV通过同构或异构的式所组成的系统，可以拓宽单艘AUV的探测范围，提升系统的容错能力，完成单....

图1.2大雁编队图

1图1.1鱼群编队图图1.2大雁编队图AUV在未来进行海洋资源勘探和利用方面将会发挥重要作用。因为单体的性能指不能满足要求，要多个AUV之间的协作达成目标。由多艘AUV通过同构或异构的式所组成的系统，可以拓宽单艘AUV的探测范围，提升系统的容错能力，完成单....

图1.3水面舰队的编队图

图1.3水面舰队的编队图图1.4飞行器编队图现阶段，单个AUV系统研究已渐趋成熟，然后拓展到多个AUV系统的研究，但是却和单个AUV系统不同，多AUV系统具有以下特点，（1）多AUV编队在执行同一个任务目标时，可以增加任务完成的几率，当某个AUV....

图1.4飞行器编队图

图1.3水面舰队的编队图图1.4飞行器编队图现阶段，单个AUV系统研究已渐趋成熟，然后拓展到多个AUV系统的研究，但是却和单个AUV系统不同，多AUV系统具有以下特点，（1）多AUV编队在执行同一个任务目标时，可以增加任务完成的几率，当某个AUV....

本文编号：3906320