欠驱动水下机器人三维轨迹跟踪控制研究

发布时间：2025-01-09 04:11

　　近年来,水下机器人在深海矿产资源勘探、海底电缆检查及水下建筑维修等领域得到了广泛的应用。水下机器人进行海底管线巡检作业时,需要按照期望的三维轨迹航行。在深海航行过程中,由于海洋环境的变化以及水下机器人自身的装载状态、速度等发生变化,使得水下机器人的动态及遭受到的环境扰动存在明显的不确定性。此外,在实际应用中,大多数水下机器人都是欠驱动的。而当水下机器人在受限海域进行作业任务时,为了保证安全作业,需要对水下机器人的实际轨迹进行一定的限制。因此,开展水下机器人轨迹跟踪控制研究,设计鲁棒性强且易于工程实现的水下机器人轨迹跟踪控制律,对于水下机器人自主航行系统开发和国产化装备研制,实现我国建设海洋强国战略目标具有重要的理论意义和实际的应用价值。本文首先应用牛顿—欧拉法建立欠驱动水下机器人五自由度运动数学模型。然后,考虑到欠驱动水下机器人存在未知时变扰动问题,设计非线性干扰观测器来估计外界环境扰动,基于输出重定义方法处理水下机器人欠驱动问题,并结合反步法设计欠驱动水下机器人三维轨迹跟踪控制律,实现欠驱动水下机器人三维轨迹跟踪控制。其次,考虑到欠驱动水下机器人存在动态不确定性和未知时变扰动问题,基于...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１北东坐标系与附体坐标系［｜２］??Ｆｉｇ．?２．１?Ｎｏｒｔｈ－ｅａｓｔ?ｆｒａｍｅ?ａｎｄ?ｂｏｄｙ－ｆｉｘｅｄ?ｆｒａｍｅ［１２］??－８－??

?欠驱动水下机器人三维轨迹跟踪控制研究???２欠驱动水下机器人运动数学模型和预备知识??实现欠驱动水下机器人三维轨迹跟踪控制的关键前提是建立欠驱动水下机器人的??运动数学模型，模型的准确与否直接影响到后续控制设计及仿真实验的准确性［３８］。本章??将建立欠驱动水下机器人运动数学模....

图３．６情况２下的空间直线轨迹跟踪曲线??Ｆｉｇ．?３．６?Ｓｐａｃｅ?ｓｔｒａｉｇｈｔ?ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ?ｔｒａｃｋｉｎｇ?ｃｕｒｖｅｓ?ｉｎ?ｃａｓｅ?２??

?欠驱动水下机器人三维轨迹跟踪控制研究???情况?２：选取ｒｒｆ?＝［６ｓｉｎ（０．１；ｒ〇Ｎ；１．５ｓｉｎ（０＿ｌ；ｚｔ）Ｎ；１．５ｃｏｓ（０．ｂｒ〇Ｎ；??６ｃｏｓ（０．１；ｒ（）Ｎ．ｍ；３ｓｉｎ（０．０５；ｒ；）?＋?３ｃｏｓ（０．０５；ｒ〇Ｎ＿ｍ］，即未知时变外界扰动扩大....

图３．１４情况２下的空间螺旋轨迹跟踪曲线??Ｆｉｇ．?３．１４?Ｓｐａｃｅ?ｓｐｉｒａｌ?ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ?ｔｒａｃｋｉｎｇ?ｃｕｒｖｅｓ?ｉｎ?ｃａｓｅ?２??

?大连海事大学专业学位硕士学位论文???情况２：选取２＇（／＝［＞（／？，＾．，７＾１．，＆，＇＾，．］＿１＝［６５１１１（０．１对）＞＇１；１．５５丨１１（０．１；？）＞？［；１．５（：〇５（０．１对）＞＇１；??６?ｃｏｓ（０．?１；ｚ７）Ｎ?．?ｍ；?３?ｓｉｎ（０．０５；....

图４．６情况２下的空间直线轨迹跟踪曲线??Ｆｉｇ．?４．６?Ｓｐａｃｅ?ｓｔｒａｉｇｈｔ?ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ?ｔｒａｃｋｉｎｇ?ｃｕｒｖｅｓ?ｉｎ?ｃａｓｅ?２??

?大连海事大学专业学位硕士学位论文???情况?２：选取＝［ｒｉ／，，，ｒｒｆｖ，ＴｒｆＭ，，ｒｉＶｒ（ｆｒ］Ｔ?＝［６ｓｉｎ（０．１；ｚｔ）Ｎ；１．５ｓｉｎ（０．１；ｚｔ）：Ｎ；１．５ｃｏｓ（０．１；ｒｒ）Ｎ；??６ｃｏｓ（０．１；ｒＺ）Ｎ?．?ｍ；３ｓｉｎ（０．０５；ｒ（）?＋....

本文编号：4025127