论文部分内容阅读
本文以国家“863”项目“胜利油田浅海海底管线电缆检测与维修装置”为研究对象,围绕着特种潜器的对线控位技术,对其系统建模、仿真及控制等技术进行了研究。由于本文所研究潜器的工作特点,其需要实现准确的对线控位。对线控位作为动力定位的一种方式,不同于以往所提到的定点控位问题,需要采取新的控制策略。 由于水下潜器受到外部环境的干扰及其本身是一个非线性强耦合的系统,从而增加了其控制的复杂性。对于这类系统,滑模变结构控制及模糊控制是一种有效方法,并且已经被广泛应用于水下潜器及水下机器人的控制中。滑模变结构控制器对系统本身的时变性和系统外部的扰动有完全的自律性,但滑模控制也有些不足,主要是颤振的存在,从而影响了系统的稳态性能。本文采用在变结构控制器中引入模糊控制器,结合两种控制器的优点,即保证了系统响应的快速性,鲁棒性,又有效地消除了颤振,从而为变结构控制器和模糊控制器的应用提供了一种新的思路。 论文分别讨论了潜器纵向,横向和航向三个子系统在不同条件下的控制问题,考虑到该潜器潜航时外界干扰主要来自海流,验证了模糊变结构控制方法对模型参数时变及海流速度、方向变化的强鲁棒性,同时将该控制器跟实际工程中常用的PID控制器和常规的变结构控制器的控制效果进行比较,并结合实际情况,将该控制器同纵倾调节相结合进行控制以更好地满足实际工程的需要。最后,通过对系统的仿真结果可以看出,该控制器具有控制精度高、响应时间短及鲁棒性强的特点,同时也验证了本文所提出的系统模型的正确性和准确性,表明该控制方法具有很好的理论意义及实用价值。为了仿真的需要,本文利用VC++编制了程序,具有很好的运行界面。