自抗扰控制技术在auv航向控制中的应用

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1、哈尔滨l：桦人学硕十学侮论文摘要AUV是一个具有六自由度，非线性、耦合性、模型不确定性以及外界干扰都非常严重的系统，因此其航向控制问题是一个难题。本文为提高AUV航向控制的精确性、鲁棒性和稳定性，对自抗扰控制技术，以及它在AUV航向控制中的应用进行了深入的分析和研究。首先，根据流体力学理论和AUV的实际外形确定了AUV受到的水动力，得到了一个符合AUV运动特性的空间六自由度的数学模型，进而得到三自由度的AUV航向运动模型。其次，介绍了自抗扰控制技术的基本原理，自抗扰控制器的结构及各个组成部分和离散算法，针对自抗扰控制器参数整定的

2、问题，数值仿真研究了各个参数对控制效果的影响，确定了参数整定的原则。再次，运用自抗扰控制技术设计了自抗扰航向控制器，使用MATLAB中的simulink搭建了自抗扰航向控制系统，进行航向控制的仿真。使用C++语言将所设计的自抗扰航向控制器算法编写成具有通用接口的函数形式，加入到AUV动态控制计算机中，进行航向控制的半实物仿真。仿真结果表明，自抗扰航向控制器具有较好的控制效果，能够克服海流、脉冲偏航力矩、定常偏航力矩的干扰，与PID控制器相比，在无干扰和有海流干扰情况下，控制效果更好。本文的研究成果为自抗扰控制技术应用于AUV的航

3、速、纵倾、深度、航迹跟踪控制提供了依据。关键词：无人潜航器；航向控制；自抗扰AbstractAUVisacomplexsystemwith6DOF,non—linear,coupledandever-changingmodelexposedtosevereexternaldisturbances，SOheadingcontrolofAUVisatoughissue．Toimprovetheaccuracy,robustness，andstabilityofheadingcontrol，thispapermadeaprofound

4、analyticalresearchontheapplicationofactivedisturbancerejectioncontrol(ab．ADRC)technologyinheadingcontrol·FirstlythehydrodynamicfeaturesoftheAUVwasdecidedaccordingtogeneralhydromechanicstheoryandtheAUV、sspecialshell，andasound6DOFmathematicalmodelfortheAUVwasobtained．F

5、urther,a3DOFmodelofitWasachievedforheadingmotioncontr01．Secondly’basicprinciplesforADRCtechnologywaspresented,蕊wellasstrucnIreofADRCcontrolleranddiscretealgorithm．AsfortheparameteradjustmentforADRCcontroller,numericalsimulinkwasadoptedtofindtheinfluenceofeachparamete

6、rontheoverallcontroleffectandprinciplesforthisadjustmentweresettled．Finallv'觚ADRCbasedheadingcontrollerwasdesigned．SimulinkinMATLABwasadoptedtoconstructtheADRCheadingcontrolsystemandsimulatetheheadingcontrolcourse．ThealgorithmwasprogrammedbyCHintoamnctionwithgenerici

7、nterfacewhichwasaddedintotheAUVdynamiccontrolcomputertofulfillthesemi—physicalsimulation．．，ThesimulationresultshowedthatthisADRCcontrollerhasgoodcontrollingeffect．Itcanreiectthedisturbancesofcurrent，pulsepartialmomentandinvariablepartialmoment．ComparetoPIDcontroller,

8、ithasbetterperformancesrespectivelvwithandwithoutthecurrentdisturbanceconditions．ThefindingsofthispapersetsabaseforADRCtechnology’s