【摘 要】
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自主式水下潜器（Autonomous Underwater Vehicle）是一种应用于水下工作的无人航行器,具有非线性、强耦合、易受外界干扰等特点。因此采用合适的控制及跟踪手段是保障AUV工作能力的关键。本文首先在某民用水下机器人的机械建模基础上对其进行了相关动力配置,并在此基础上完成了对目标AUV的处理器选型。在完成AUV实体的相关配置后,本文对其数学模型进行了一系列的研究,通过运动学及动力学
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自主式水下潜器（Autonomous Underwater Vehicle）是一种应用于水下工作的无人航行器,具有非线性、强耦合、易受外界干扰等特点。因此采用合适的控制及跟踪手段是保障AUV工作能力的关键。本文首先在某民用水下机器人的机械建模基础上对其进行了相关动力配置,并在此基础上完成了对目标AUV的处理器选型。在完成AUV实体的相关配置后,本文对其数学模型进行了一系列的研究,通过运动学及动力学分析得到了AUV的数学模型,并在此基础上完成了目标AUV的推力分配及相关计算。之后本文在Simulink平台下完成了目标AUV动力学模型的搭建,并基于传统的控制方案给出了改进型ADRC的控制思路,在这些研究的基础上本文在Simulink平台下完成了对三种不同类型的控制器的方案实现。控制方案给出后,本文还给出了不同控制办法的参数整定思路。完成控制对象以及控制方案的设计后,本文首先对不同的轨迹规划方式进行了设计和仿真,并探讨了二维轨迹规划到三维轨迹规划的拓展方式。之后本文着手对AUV轨迹跟踪进行了一系列仿真,分别采用了PID、ADRC、改进型ADRC三种不同的方式对被控对象进行了单自由度运动及多自由度运动多种工况下的仿真,此外是否受外界干扰也被作为一个因素考虑在内。仿真结果表明改进型ADRC相比于传统的控制方式在受扰动情况下工作精度更高,且鲁棒性与稳定性都相对较好。
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