无人水下航行器控制技术研究

本科毕业设计论文无人水下航行器控制技术研究

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毕业

一、题目

无人水下航行器控制技术研究；

二、指导思想和目的要求

1、利用已有的专业知识，培养学生解决实际工程问题的能力；

2、锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力；

三、主要技术指标

1. 研究无人水下航行器控制算法；

2. PID控制的仿真；

四、进度和要求

第01周----第02周：英文翻译；

第03周----第04周：学习水下航行器动力学与控制方法；

第05周----第10周：研究水下航行器控制算法；

第11周----第16周：设计演示程序；

第17周----第18周：撰写毕业设计论文，论文答辩；

五、主要参考书及参考资料

[1] 《Developments and Challenges for Autonomous Unmanned Vehicles》Anthony Finn, Steve Scheding, Springer; 2010

[2] 《Underwater Robots: Motion and Force Control of Vehicle-Manipulator Systems》Gianluca Antonelli, Springer; 2nd edition 2006

[3] 《Introduction to Autonomous Manipulation: Case Study with an Underwater Robot, SAUVIM 》 Giacomo Marani,Junku Yuh , Springer; 2014 学生指导教师系主任___ _

摘要

无人水下航行器是一种具有视觉和感知系统，能够通过遥控或自主操作方式在水下移动完成某些特定任务的小型自航载体，利用无人水下航行器可以完成深海探测、海洋资源开发以及在军事上作战等任务。这就要求无人水下航行器具有高度的自主性、精确的控制和较强跟踪能力。

论文的研究对象是无人水下航行器，研究的目的在于建立研究对象的数学模型，并针对数学模型进行运动控制策略的研究，为将来的实体控制作理论准备。

论文从数学模型的思想出发，详细分析了无人水下航行器的受力情况，建立了无人水下航行器的数学模型，然后对无人水下航行器的运动方程进行分解并利用小扰动原理对数学模型进行了线性化处理。

PID控制依赖于简化模型。由于存在无人水下航行器建模误差,流体动力学参数的不确定和未知洋流的干扰，控制系统必须具有不确定参数的自适应能力。PID控制既有简单易于实现的优点，又能够满足对参数自适应能力的需求，其控制品质对被控对象不太敏感，非常适用于恶劣的工业生产现场PID算法有一套完整的参数整定与设计方法，易于被工程技术人员掌握；许多工业回路中对控制快速性和控制精度不高，而更重视系统的可靠性时，使用PID控制能获得较高的性价比；长期应用过程中，对PID算法缺陷可以进行改良。

关键词：无人水下航行器，数学建模，PID控制

ABSTRACT

Unmanned Underwater Vehicle is a kind of vision and perception system,able to move through the remote control or independent operating mode in Underwater small-sized self-propelled Vehicle to complete certain tasks, Unmanned Underwater vehicles can be used to complete the deep-sea exploration, Marine resources development and military combat missions. This requires the unmanned underwater navigation devices have a high degree of autonomy, accurate control and strong ability to track.

Thesis conducted the research on unmanned underwater vehicle, the purpose of the study is to establish mathematical model of the object of study, and study of mathematical model for motion control strategy, the entity control theory preparation for the future.

Based on the idea of mathematical model, the thesis analyzes the force situation of unmanned underwater vehicle, and established the mathematical model of unmanned underwater vehicle, then the equation of motion of the unmanned underwater vehicle decomposition and by using the principle of small disturbance linearization mathematical model.

PID control relies on the simplified model.Due to modeling errors of unmanned underwater vehicles, fluid dynamics parameter uncertainty and unknown currents of interference, the control system must have uncertain parameters adaptive ability.Expert PID control keep both the advantages of simple and easy to implement PID control, and can satisfy the demand for parameter adaptive ability, its control quality is not too sensitive to controlled object, very suitable for harsh industrial production site;A complete set of parameters setting PID algorithm and the design method, easy to be mastered engineering and technical personnel;Many industrial loop to control the rapidity and control accuracy is not high, and pay more attention to the reliability of the system, using PID control can achieve higher performance;In the process of long-term use of PID algorithm defects can be improved.

KEY WORDS:u nmanned underwater vehicle, mathematical modeling, PID control