小型便携式水下机器人控制系统设计与实现

发布时间：2021-02-26 23:30

　　小型水下机器人研发成本低、周期短且便于携带、使用方便,能够帮助人类完成水中工作任务,具有广阔的应用前景。小型水下机器人在水中运动时受水流影响较大且受力情况复杂多变,为了确保其能够在复杂的水下环境实现高效的运动控制,设计出一套性能优良的运动控制系统便显得尤为关键。首先,为了获得仿真研究所需的运动模型,分析了小型水下机器人在水中运动的受力情况,推导出其空间运动方程,并将空间运动解耦为水平面与垂直面运动,根据不同平面内的动力学方程分别推导出小型水下机器人转艏运动模型和深度运动模型。其次,根据小型水下机器人工作需要建立了其硬件系统与软件系统,分析了硬件系统的整体结构以及主要组成部分的工作原理,并说明了软件系统的组成以及所用开源水下机器人控制软件的架构流程;研究了小型水下机器人的运动控制算法,设计出用于艏向控制与深度控制的串级PID控制结构,提出了由模糊PID控制改进得到的模糊PD-PI控制算法,并与串级控制相结合得到串级模糊PD-PI控制方法。最后,通过MATLAB仿真和水中实验,对比了传统PID控制和串级PID控制在小型水下机器人艏向控制和深度控制的实际效果,结果表明串级PID控制有着更快的... 

【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

工作中的REMUS-100Fig.1.1REMUS-100inworking

从而出色的完成了任务[14]。图 1.2 Little SunFishFig. 1.2 Little SunFishBV 150 MiniROV：商业化的小型水下机器0 MiniROV 是由德国人工智能研究中心研制 53cm，宽 24.5cm，高 25.4cm，重 11kg，款机器人在研发时便朝向商业化设计，主要进行水下高清图像采集，目前该水下机器人水下影像资料拍摄[15]。

沈阳工业大学硕士学位论文究所、中国船舶科研中心、哈尔滨工程大学、华中科技大机构外，我国许多水下机器人企业的商业化产品也已经投绍几款我国著名的小型水下机器人。筝Ⅱ型”水下机器人型”是遥控自治型水下机器人，由中国船舶科学研究中心又能够通过脐带电缆完成地面操控。该水下机器人的整体结构尺寸为长 1.2m、宽 0.5m、高 0.25m，最大下潜深度作半径可达到 10km，在水中的最大续航时间为 6 小时[21]


本文编号：3053326