UVMS協(xié)調(diào)控制方法的研究.pdf

1、當(dāng)前深海資源逐漸受到全球各國的重視及關(guān)注，其中開發(fā)海洋資源和進(jìn)行海洋勘察作業(yè)裝備的主要組成部分之一，水下機(jī)器人-機(jī)械臂系統(tǒng)（UVMS）因?yàn)槠洫?dú)特的結(jié)構(gòu)組成和作業(yè)任務(wù)的多樣化而被各個(gè)研究機(jī)構(gòu)爭(zhēng)相開發(fā)研制。對(duì)于UVMS而言，考慮到其由水下機(jī)器人本體和水下機(jī)械臂系統(tǒng)兩個(gè)分系統(tǒng)構(gòu)成，因此兩個(gè)分系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制研究顯得十分迫切，這也是對(duì)UVMS執(zhí)行作業(yè)任務(wù)控制要求的一大難點(diǎn)。
　　本文首先對(duì)UVMS的水下機(jī)器人本體以及水下機(jī)器臂系統(tǒng)兩大分系統(tǒng)

2、建立相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)，并且依據(jù)相關(guān)原理，得到兩者相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上得到UVMS整體數(shù)學(xué)模型，為后續(xù)分析奠定模型基礎(chǔ)。其次根據(jù)UVMS在垂直面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況，進(jìn)行合理假設(shè)，得到簡(jiǎn)化的水下機(jī)器人本體欠驅(qū)動(dòng)AUV垂直面動(dòng)力學(xué)模型以及垂直面內(nèi)二自由度水下機(jī)械臂系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)欠驅(qū)動(dòng)AUV本體對(duì)于水下機(jī)械臂系統(tǒng)的影響作用的補(bǔ)償需求，設(shè)計(jì)了基于非線性觀測(cè)器（NDO）的自適應(yīng)反演控制器，實(shí)現(xiàn)在水下機(jī)械臂系統(tǒng)動(dòng)作情況下，水下機(jī)器人A

3、UV本體的深度跟蹤控制，并且依據(jù)李氏穩(wěn)定原理，證明了所構(gòu)建控制器的穩(wěn)定性。再次根據(jù)UVMS水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)情形，合理簡(jiǎn)化水下機(jī)器人本體的動(dòng)力學(xué)模型。結(jié)合模糊控制、滑?？刂埔约胺蔷€性觀測(cè)器的相關(guān)原理，構(gòu)造了一種基于非線性觀測(cè)器的模糊滑?？刂破?，實(shí)現(xiàn)水下機(jī)器人本體三功能水下機(jī)械臂的水平面分力矩?cái)_動(dòng)作用之下，其艏向角跟蹤目標(biāo)變化規(guī)律，仿真結(jié)果顯示構(gòu)建的控制器具備良好的魯棒特性。最后，對(duì)于UVMS的水下機(jī)械臂系統(tǒng)進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了一種新型的基于RB