近水面作業(yè)的機(jī)器人綜合減搖機(jī)理研究.pdf

1、水下機(jī)器人在近水面作業(yè)時(shí),由于受到海浪、海風(fēng)、海流等海洋環(huán)境擾動(dòng)的作用,會(huì)產(chǎn)生橫搖、縱搖等搖蕩運(yùn)動(dòng)。水下機(jī)器人的劇烈搖蕩將嚴(yán)重影響機(jī)器人的正常作業(yè),甚至還會(huì)影響到其安全性。為此,人們一直在尋求減小水下機(jī)器人近水面作業(yè)時(shí)的搖蕩運(yùn)動(dòng)和控制近水面機(jī)器人姿態(tài)平衡的方法,并設(shè)計(jì)出多種近水面作業(yè)的水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),比如含有PID控制器、模糊控制器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器和變結(jié)構(gòu)控制器等的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
　　 在一定條件下,滑動(dòng)模對(duì)于干擾與參數(shù)

2、的變化具有不變性,這是具有滑動(dòng)模的變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的特征。正是因?yàn)檫@一特征,這些年來(lái),在解決十分復(fù)雜的非線性系統(tǒng)的綜合問(wèn)題時(shí),變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)理論作為一種綜合方法得到重視。因此本文選擇變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)對(duì)近水面作業(yè)的水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。
　　 本文重點(diǎn)研究設(shè)計(jì)可控正則型的多輸入非線性系統(tǒng)模型的變結(jié)構(gòu)控制器,利用分散滑動(dòng)模態(tài)控制的方法將可控正則型系統(tǒng)進(jìn)行合理分解,分解成若干個(gè)子系統(tǒng),再對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)分別進(jìn)行變結(jié)構(gòu)控制器的設(shè)計(jì)

3、,采用極點(diǎn)配置法設(shè)計(jì)切換函數(shù),采用等速趨近率來(lái)削弱抖振。對(duì)于設(shè)計(jì)近水面作業(yè)的機(jī)器人系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控制器,先將原系統(tǒng)進(jìn)行可控正則化后,再按照這一方法設(shè)計(jì)變結(jié)構(gòu)控制器。
　　 在MATLAB SIMULNK軟件環(huán)境下,對(duì)近水面作業(yè)的水下機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果表明,本文所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)綜合減搖取得了較好的減搖效果,而且系統(tǒng)抖振較弱,動(dòng)態(tài)性能較好,控制精度也高,控制器既具有理想滑模的優(yōu)點(diǎn),又避免了它的缺點(diǎn)。為變結(jié)構(gòu)控制器控制近水