海底作业车行走液压系统与路径控制研究

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1、硕士学位论文摘要自行式海底作业车是我国深海采矿系统中的关键设备。作业车在海底行走过程中，将受到高压、海水阻力、海流力、采矿阻力、破碎机振动力、长电缆和软管阻力、内摩擦角和内聚力均极小的软海泥等复杂阻尼的耦合作用。海底试验表明，这种复杂阻尼耦合作用使海底作业车在海底作业行走过程中极易打滑，难以按预定开采路径行走。本文对1000米深海多金属结核开采系统的海底作业车行走液压子系统进行了建模和仿真研究。在此基础上，提出了作业车按预定路径行走的路径跟踪控制算法，并设计了PID控制和模糊控制内外环结合的控制器

2、。本文研究的主要内容如下：1．建立了基ADAMS／hydraulics的海底作业车行走液压系统模型，并进行了液压系统的仿真，将仿真结果与“九五”湖试试验的结果进行了对比，验证了模型的准确性和可靠性。2．提出了一种海底作业车按预定路径行驶的路径跟踪控制算法，并设计了基于MATLAB／Simulink的PID控制和模糊控制内外环结合的路径控制器。3．建立了基于Matlab／Simulink的海底作业车行走控制系统仿真模型。4．将上述海底作业车液压系统的ADAMS／hydraulics模型和行走控制系统

3、的Matlab／SimulinkJ／奠型结合起来，进行了联合仿真。联合仿真研究结果表明：在加入了较大履带打滑的情况下(15％以下)，作业车能够很好的跟踪预定路径，路径偏差范围达到了控制精度要求。关键词：海底作业车，联合仿真，路径跟踪，模糊控制硕士学位论文ABSllU研ABSlRACTSelf-propelledSea-bedServiceVehicleisoneofthekeyequipmentofNationalDeep-seaMiniI培System．Duringthetrackingproc

4、essontheSea-bed,tllistrackedvehicleisconfrontedwithmanycoupledeffectssuchashighwaterpressure，waterresistencegniningresistcnce，crushervibrationforce，longcableandsoftpiperesistence，smallinnerfrictionangleandcohesion．Thesea-bedexperimentshowedthatthiscom

5、plicateddampingcoupledimfluencemadethevehicleeasilyskiddinganddifficulttotrackingtheminingpath．ThispapermakesthemodelingandsimulationresearchtothetrackinghydraulicssystemofSelf-propelledSea-bedServiceV色llicle—thesubsystemof1000mdeep-seamulti．metalnodu

6、leminingsystem．Basedonthisresearch,thispaperputforwardakindofpathtrackingcontrolmethodtothevehicle，andthen,thispapermadedesigntothePIDcontrollerwhichwastheinnercontrollerofthecontrolsystemandthefu=ycontrollerwhichwastheoutercontrollerofthecontrolsyste

7、m．Themajorcontentsofthisdissertationasfollowing：1．TheSelf-propelledSea-bedServiceVehicletrackinghydraulicssystemmodelWasestablishedbased011ADAMS／hydraulics．Andthen,madeacompari,sonbetweenthesimulationresultsandthe"Ninefi肼’lakeexperimentresultssoastove

8、rifythevalidityandcredibilityofthismodel．2．PmforwardakindofpathtrackingcontrolmethodofSea-bedServiceVehiclewhichsteeredbythepredictpath．Andthen,desighedthepathcontrollerwhichWascombinedbytheinnerPIDcontrollerandtheouterfuzzycontrollerbasedonMA