探析矢量推进水下航行器建模与控制

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1、西北工业大学硕士学位论文(学位研究生)题目：筮量推进丞工魑堑墨建槿皇控趔作者：黄毅学科专业：控剑堡论量撞剑王猩指导教师：芒里生数援2006年5月■930516西j￡工业大学硕士学位论文中文摘要摘要自主水下航行器(AUV)广泛应用于海洋救助与打捞、深海资源调查、海洋石濑开采、窳下工程施王、军事和国防建设簿诸多方露，己经产生了巨大鸵经济效盏和社会效益，具有潜在的应用前景。目前以舵作为控制输入的传统水下航彳亍器，只能够工佟在靛遮较离的巡舷状态，当舷遽较低时，舵数控制效攀很低，靛速为零时，舵即失去控制作用。矢量推进水下航行

2、器不具备舷，它的推进系统采用的是矢量攘进器，能产生一个3自由度的必擅推力。因此，对矢量推进水下航行器的控制并不强烈依赖于航行速度，这使褥矢量推进水下航行器在低速的愤提下也鼷青很好的可控性，霓便于实现精确的水下定位。本文主要的工作有以下几个方面：一、程牛顿运渤方程和流体力学基础上建立失蹙推进水下航行器的六自由度运动学和动力学模型，并椴据工程实践对耀论模型进行了化简。二、补对矢鬣推进水下航行器j#线性强、模黧参数获鞭困难的闯题，提出了非线性自逑应滑模控制，从理论上证明了宅的全局渐近稳定性。其特点是在滑模控制静基敲上弓

3、

4、入自逶应枫制，在线倍计不确定参数，筑丽消除参数不确定性对系统性能的影响，在保证锝棒性的綦础上减d,Y滑模控制附加项的幅值。考虑到可髓密瑰豹参数漂移，捉潞了自适应律承两点改避。三、程矢量推进水下航行器的纵向和轴向模型的基础上，以矢量推力T为控翻输入，采瑙舀适应淆模掇巷l方法，实现了矢量撩进永下航行器静深度控制和轴向速度／位露控制，并给出了仿真缩果。霾、摄出了鏊予覆演方法懿摸翟参考翻适应羧潮。其特点先邋过反演控麓方法设计出控制律，再引入自适应机制，通过参考模型来体现控制系统之要求，使实际系统焱黥参考系统，聪参考系统舔踪

5、蘩鬻结号，最终傻系统舔黥了期堑信号，解决了模型中参数的不确定性造成的影响。在矢量推进水下航行器的水平颇模型翡蓬毯上，考寝洋流于撬佟臻，戳矢量推力薯为整翱输入，采雳蘩予爱演方法酌参考模型囱适应控制，实现了矢量推进水下航行器的弹道轨迹跟踪控制，弗给出了仿窦终聚。关键强：矢量推进水下靛弦器，3彝疼l度矢量雄遴器，鑫逶应潺模技铡，爱演控制，模型参考自邋应控制西北工业大学硪士学位论文Abstract矗辩S聪C零TheAutonomousUnderwaterVehicle(AUV)isappliedintheoceansalv

6、age，thedeepsearesourcesinvestigation，theoceanpetroleummine，underwaterengineeringconstruction。themilitaryandnationaldefensesetc；tthasprod,teedthegreateconomicperformanceandsociajperformances．andithaslatentappliedforeground．TheinputofthemostoftraditionalAUVisrud

7、der．Itcancontrolwellforhighspeedcruising。Whenspeedislow,theefficiency蘸镪erudderisvel'ylow；whenspeedlszero，therudderoutofcontr01．TheVectoredThrusterAutonomousUnderwaterVehiefe(VTAUV)hasnorudderandit'spropulsionsystemllSetheVectoredThruster,whichcanprovidethe3DOF

8、vectoredpropulsion．SothecontroloftheVTAUVdoes’tdependonthespeedofthevehiclestrongly。艇leVB≮UV渤becomroltedwellintheslateoflowspeedanditismoreeasytorealizetheprecisionpositiontracing+Thispaper'smainworkisfollowing：1．蛩臻6瓣kinematicanddynamicmodelsfortheVectoredThru

9、sterAUV(VTAUV)isbuiltatthebaseofNewtonEquationsofMorionandhydrodynamics，andsimplifythemodelbasedon氇eengineeringpractice+2．确emodejofVTAUVhashi馨hnonlinearcharacteristicanditsparamete