自主水下航行器的轨迹跟踪及编队控制
发布时间：2021-11-23 20:01
自主水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）整合了人工智能、传感器、新材料、新工艺、具有自主规划、自主航行能力、并可自主完成环境感知、目标探测等任务的小型海洋平台,在军事和民用领域具有广泛的应用。本课题以自主水下航行器为研究对象,基于指令滤波技术、动态辅助系统、固定时间稳定、径向基函数神经网络及自适应控制等理论,考虑时变扰动、模型参数不确定、输入饱和、速度不可测及距离及角度受限情况,分别对单AUV的轨迹跟踪、多AUVs的协同编队控制问题进行了系统研究。主要研究工作如下:（1）针对未知时变扰动下的AUV轨迹跟踪问题,考虑输入饱和的情况,利用辅助动态系统、扰动观测器、误差补偿系统和指令滤波技术,设计了轨迹跟踪控制律,指令滤波技术避免对中间虚拟控制函数的求导,使控制律计算简单,易于实现;同时,滤波器误差得到补偿,提高了跟踪精度;又考虑了执行器动态、模型参数不确定,利用扰动观测器实现对由模型参数不确定及时变扰动引起的复合扰动的精确估计,进一步,基于观测器、指令滤波技术及辅助动态系统,设计了轨迹跟踪控制律,保证了 AUV轨迹跟踪控制系统的全局固定时间稳定。...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：181 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３自主水下航行器??Ｆｉｇ．?１．３?Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ?Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ?Ｖｅｈｉｃｌｅ??目前，美国、英国、日本等发达国家在自主水下航行器技术处于领先的地位
图１．５国内ＡＵＶｓ??Ｆｉｇ．?１．５?ＡＵＶｓ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??
?自主水下航行器的轨迹跟踪及编队控制???Ｉ?＼?丨〕??Ｃ９ｂ＾?一ｔ．．．．一丨一??（ａ）?“ＣＲ－０１”型?ＡＵＶ?（ｂ）?“ＯｃｅａｎＳｃａｎ－ＭＳＴ”型?ＡＵＶ??图１．５国内ＡＵＶｓ??Ｆｉｇ．?１．５?ＡＵＶｓ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??ＡＵＶ是一种综合了人工智能、传感器、新材料、新工艺、具有自主规划、自主航??行能力，并可自主完成环境感知、目标探测等任务的小型海洋平台，可承担情报收集、??监视侦察、扫雷、反潜、精确打击、搜捕、水文地理勘察、反恐、中继通信等任务。由??于摆脱了缆线的束缚，在执行任务时更加灵活。根据使命的不同，航行器可采用多种不??同的模块，搭载不同的传感器或执行设备，执行任务也显示出多样性。凭借以上优势，??自主水下航行器在雷区搜索、敌情侦察、海油工程、海上救援，海洋观测，海底调查等??领域的应用越来越广泛［３］。图１．６为ＡＵＶ进行海洋测绘，图１．７为ＡＵＶ进行海底石油??管道检测。??ｉ＾ｎ??图１．６海洋测绘?图１．７管道检测??Ｆｉｇ．?１．６?Ｏｃｅａｎｏｇｒａｐｈｉｃ?ｍａｐｐｉｎｇ?Ｆｉｇ．?１．７?Ｏｉｌ?ｐｉｐｅｌｉｎｅ?ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ??保证ＡＵＶ能够出色完成各种特定任务的前提就是需要ＡＵＶ具备对设定轨迹实施??－４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]水下航行器三维航迹反演滑模跟踪控制[J]. 孙巧梅,陈金国,余万. 舰船科学技术. 2019(01)
[2]基于模糊自适应滑模方法的AUV轨迹跟踪控制[J]. 孙巧梅,陈金国,余万. 舰船科学技术. 2017(23)
[3]时变干扰下欠驱动AUV水平面轨迹跟踪的反步滑模控制[J]. 严浙平,杨泽文,贾鹤鸣,周佳加,王璐. 宇航总体技术. 2017(04)
[4]无人水下航行器的发展现状与关键技术[J]. 王童豪,彭星光,潘光,徐德民. 宇航总体技术. 2017(04)
[5]控制饱和约束下的自主水面船编队[J]. 付明玉,余玲玲,焦建芳,徐玉杰. 控制理论与应用. 2017(05)
[6]人工势场和虚拟结构相结合的多水下机器人编队控制[J]. 潘无为,姜大鹏,庞永杰,李岳明,张强. 兵工学报. 2017(02)
[7]欠驱动AUV全局无抖振滑模轨迹跟踪控制[J]. 马利民. 智能系统学报. 2016(02)
[8]欠驱动水下航行器编队协同控制[J]. 肖瑞武,孙洪飞. 集美大学学报(自然科学版). 2015(06)
[9]欠驱动UUV三维轨迹跟踪的反步动态滑模控制[J]. 徐健,汪慢,乔磊,张耕实. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(08)
[10]基于滤波反步法的欠驱动AUV三维路径跟踪控制[J]. 王宏健,陈子印,贾鹤鸣,李娟,陈兴华. 自动化学报. 2015(03)
博士论文
[1]欠驱动自主水下航行器的非线性鲁棒控制策略研究[D]. 毕凤阳.哈尔滨工业大学 2010
[2]二阶非完整性水下机器人的路径跟踪与协调控制研究[D]. 向先波.华中科技大学 2010
本文编号：3514554
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：181 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３自主水下航行器??Ｆｉｇ．?１．３?Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ?Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ?Ｖｅｈｉｃｌｅ??目前，美国、英国、日本等发达国家在自主水下航行器技术处于领先的地位
图１．５国内ＡＵＶｓ??Ｆｉｇ．?１．５?ＡＵＶｓ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??
?自主水下航行器的轨迹跟踪及编队控制???Ｉ?＼?丨〕??Ｃ９ｂ＾?一ｔ．．．．一丨一??（ａ）?“ＣＲ－０１”型?ＡＵＶ?（ｂ）?“ＯｃｅａｎＳｃａｎ－ＭＳＴ”型?ＡＵＶ??图１．５国内ＡＵＶｓ??Ｆｉｇ．?１．５?ＡＵＶｓ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ??ＡＵＶ是一种综合了人工智能、传感器、新材料、新工艺、具有自主规划、自主航??行能力，并可自主完成环境感知、目标探测等任务的小型海洋平台，可承担情报收集、??监视侦察、扫雷、反潜、精确打击、搜捕、水文地理勘察、反恐、中继通信等任务。由??于摆脱了缆线的束缚，在执行任务时更加灵活。根据使命的不同，航行器可采用多种不??同的模块，搭载不同的传感器或执行设备，执行任务也显示出多样性。凭借以上优势，??自主水下航行器在雷区搜索、敌情侦察、海油工程、海上救援，海洋观测，海底调查等??领域的应用越来越广泛［３］。图１．６为ＡＵＶ进行海洋测绘，图１．７为ＡＵＶ进行海底石油??管道检测。??ｉ＾ｎ??图１．６海洋测绘?图１．７管道检测??Ｆｉｇ．?１．６?Ｏｃｅａｎｏｇｒａｐｈｉｃ?ｍａｐｐｉｎｇ?Ｆｉｇ．?１．７?Ｏｉｌ?ｐｉｐｅｌｉｎｅ?ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ??保证ＡＵＶ能够出色完成各种特定任务的前提就是需要ＡＵＶ具备对设定轨迹实施??－４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]水下航行器三维航迹反演滑模跟踪控制[J]. 孙巧梅,陈金国,余万. 舰船科学技术. 2019(01)
[2]基于模糊自适应滑模方法的AUV轨迹跟踪控制[J]. 孙巧梅,陈金国,余万. 舰船科学技术. 2017(23)
[3]时变干扰下欠驱动AUV水平面轨迹跟踪的反步滑模控制[J]. 严浙平,杨泽文,贾鹤鸣,周佳加,王璐. 宇航总体技术. 2017(04)
[4]无人水下航行器的发展现状与关键技术[J]. 王童豪,彭星光,潘光,徐德民. 宇航总体技术. 2017(04)
[5]控制饱和约束下的自主水面船编队[J]. 付明玉,余玲玲,焦建芳,徐玉杰. 控制理论与应用. 2017(05)
[6]人工势场和虚拟结构相结合的多水下机器人编队控制[J]. 潘无为,姜大鹏,庞永杰,李岳明,张强. 兵工学报. 2017(02)
[7]欠驱动AUV全局无抖振滑模轨迹跟踪控制[J]. 马利民. 智能系统学报. 2016(02)
[8]欠驱动水下航行器编队协同控制[J]. 肖瑞武,孙洪飞. 集美大学学报(自然科学版). 2015(06)
[9]欠驱动UUV三维轨迹跟踪的反步动态滑模控制[J]. 徐健,汪慢,乔磊,张耕实. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(08)
[10]基于滤波反步法的欠驱动AUV三维路径跟踪控制[J]. 王宏健,陈子印,贾鹤鸣,李娟,陈兴华. 自动化学报. 2015(03)
博士论文
[1]欠驱动自主水下航行器的非线性鲁棒控制策略研究[D]. 毕凤阳.哈尔滨工业大学 2010
[2]二阶非完整性水下机器人的路径跟踪与协调控制研究[D]. 向先波.华中科技大学 2010
本文编号：3514554
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3514554.html
