海流擾動下欠驅(qū)動水下機器人三維軌跡跟蹤研究.pdf

1、智能水下機器人(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)在搜救、軍事和海洋開發(fā)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。欠驅(qū)動AUV的軌跡跟蹤問題作為AUV運動控制的一個方面已被國內(nèi)外一些學(xué)者高度關(guān)注，而在實際的工作環(huán)境中，海流的干擾是一個必須考慮的問題。本文重點研究了海流干擾下欠驅(qū)動AUV的軌跡跟蹤問題。
　　首先，本文列舉了幾種典型的欠驅(qū)動AUV，介紹了海洋航行器運動控制的三個組成部分和欠驅(qū)動AUV的成因。同時

2、總結(jié)了欠驅(qū)動AUV運動控制問題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并且介紹了幾種常見的 AUV動力學(xué)模型并給予標(biāo)準(zhǔn)模型分析了欠驅(qū)動AUV動力學(xué)方程的非完整性。
　　然后，論文介紹了相關(guān)的線性和非線性控制方法和穩(wěn)定理論，分別是：線性時變系統(tǒng)穩(wěn)定理論、反步法、Lyapunov穩(wěn)定理論和Lasalle不變原理。
　　在欠驅(qū)動 AUV三維軌跡跟蹤控制方面，首先，基于前人的工作，在阻尼矩陣只存在線性水動力的情況下運用線性穩(wěn)定理論得出相應(yīng)的控制器，實現(xiàn)了

3、三維空間內(nèi)的軌跡跟蹤，仿真實驗驗證了方法的有效性。同時，在小結(jié)部分，指出了該方法在實際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題和困難。
　　當(dāng) AUV動力學(xué)方程中存在非線性項時，線性方法便不能應(yīng)用，因此論文對欠驅(qū)動 AUV在三維空間內(nèi)的直線軌跡跟蹤和曲線軌跡跟蹤進行了研究，先是將目標(biāo)直線軌跡離散成一系列點，使 AUV一點跟蹤的方式對直線進行跟蹤。然后設(shè)計了另一種基于反步法的控制器，實現(xiàn)了三維空間內(nèi)欠驅(qū)動 AUV曲線軌跡跟蹤，仿真實驗顯示了該控制器的有