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水下自主作业系统轨迹跟踪与动力定位.doc

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水下自主作业系统轨迹跟踪与动力定位.doc

-----专业文档,值得下载!-----------专业文档,值得珍藏!------50卷第1期(总第185期)中国造船Vol.50No.1(SerialNo.185)2009年3月SHIPBUILDINGOFCHINAMar.2009文章编号:1000-4882(2009)01-0092-09水下自主作业系统轨迹跟踪与动力定位郭莹,徐国华,徐筱龙,肖治琥摘要论述了一种水下自主作业系统的轨迹跟踪和动力定位控制算法。该系统由一个水下智能机器人和一个机械手组成,具有非线性、强耦合、高维数、时变等特点。在充分考虑了各种水动力因素的基础上,使用Quasi-Lagrange方程建立系统的动力学数学模型。采用滑模控制方法,并利用模糊逻辑动态调节滑膜控制器的增益系数,进行了计算机仿真试验。结果表明该方法对水下自主作业系统的轨迹跟踪与动力定位控制性能优良。关键词:船舶、舰船工程;水下自主作业系统;轨迹跟踪;动力定位;模糊滑模控制中图分类号:U674.941;TP242文献标识码:A0引言水下自主作业系统,即水下智能机器人—机械手系统(autonomousunderwatervehicle-manipulatorsystem—AUVMS)不受作业时间和空间的限制,而且体积小无人无缆,隐蔽性好,在各种浅海和深海使命中发挥着重要的作用,特别是军事应用。因此,水下自主作业技术已成为水下机器人技术的主要研究方向之一[1]。该系统具有非线性、强耦合、高维数、时变等特点。研究该系统有效控制算法的主要难点是[2]:①系统存在自由度冗余;②很难精确确定系统受到的水动力影响;③难以精确建立整个系统的动力学模型;④设计具有鲁棒性或自适应能力的控制算法。过去的十几年里针对水下自主系统的控制,各国学者进行了大量的研究工作。Dunnigan和Russell[3]针对某型系统,采用滑模控制方法来消除机械手对机器人子系统的耦合影响;YongCui[2]针对UVMS建立了基于Quasi-Lagrange方程的系统动力学模型,提出了基于力矩的阻抗控制方法并给出仿真结果;Ioi和Itoh[4]基于经典Newton-Euler方程建立了模型的迭代算法;McMillan等[5]提出了基于AB(Articulated-Body)方法的仿真算法,并提供了程序源码;Schjolberg等[6]建立了含有主要水动力项的迭代New

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