无人水下航行器控制技术研究答辩稿

研究的过程

1.介绍无人水下航行器的背景 2.无人水下航行器控制系统的基本原理 a.无人水下航行器控制系统的基本原理和组成
研究的过程

b.无人水下航行器的运动参数，查找文献列出了一些运动学方程和动
力学方程

运动学方程

动力学方程
研究过程

c.无人水下航行器航向控制、横滚、深度、纵倾控制系统 航向控制系统框图
研究的展开思路

通过研究无人水下航行器首先根据无人水下航行器的控制 系统的结构框图，确定系统或原件的输入、输出变量； 从输入端开始，按照信号的传递顺序，依据各变量所遵循 的物理或化学定律，列写出各元件的动态方程，通常是一 组微分方程。联立方程消去中间变量写出关于输入输出的 微分方程式。将微分方程标准化，将其进行拉氏变换，可 以利用公式算出系统的动态性能指标，利用PID调节使系 统的动态性能指标更好，减少系统的超调，减小系统的静 态误差。是系统达到更好的状态。
航行控制系统的主要任务是稳定和控制航行器的航向，在航向控制器 中加上偏航角速率陀螺信号，主要是提高航向控制系统的稳定性。
研究过程

横滚控制系统组成框图

横滚的产生不利的影响，因此当无人水下航行器出现横滚 时应能在控制系统的操纵下控制无人水下航行器的横滚，
研究过程

深度控制系统组成框图

深度控制器中采用了深度传感器测量航行器的实际航行深度，采用了 垂直陀螺或摆式加速度ห้องสมุดไป่ตู้测量无人水下航行器的实际俯仰角，从而提 高了无人水下航行器深度控制的稳定性。
1)无人水下航行器受到的水动力


2)无人水下航行器受到的浮力

3)无人水下航行器受到的推力
研究过程

4)无人水下航行器受到的重力

c.无人水下航行器的数学模型的建立


d.无人水下航行器控制策略的研究
1）无人水下航行器的PID控制 2）PID控制器的各参数的选择
研究过程

凑试法 实验经验法


3）PID控制器的数学模型
数字控制器的数学模型

模拟PID控制器的数学模型


4）无人水下航行器的PID控制
PID控制器的结构
研究的结果

无人水下航行器PID控制仿真 传递函数

PID控制SIMULINK 建模

运行结果
致 谢
无人水下航行器控制技术研究
专业： 姓名： 指导老师： 时间：2014.6
目录

研究意义


研究的展开思路
研究的过程 研究结果 致谢
研究的意义

无人水下航行器是一种具有视觉和感知的系统，能够通过 遥控或自主操作方式在水下移动完成某种特定任务的小型 自航载体，利用它可以完成深海探测、海洋资源开发以及 军事上海洋作战等任务。这就要求无人水下航行器具有高 度的自主性、精确的控制和较强的跟踪能力。作为未来水 下信息站的重要成员，无人水下航行器会实现跨越式的发 展，并将在未来水下战场中起着至关重要的作用，而无人 水下航行器的控制系统起着决定性作用。研究能够使国家 的技术快速的发展，提高国家的科技能力。
研究过程

纵倾控制系统组成框图

无人水下航行器不仅能够在水平方向运动，而且还必须在 深度方向上运动，既能上爬下潜，能够保持在一定深度下 稳定前行，因此需要纵倾控制装置来操纵无人水下航行器 以一定的俯仰角上爬或下潜。并保持无人水下航行过程中 的稳定性。
研究过程


3.无人水下航行器的运动建模
a.坐标系的选择和运动参数的定义 b.无人水下航行器的受力分析