长航程潜水器智能运动控制技术的研究

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1、哈尔滨l‘科人学硕十学何论文摘要智能控制是当时水下机器人运动控制领域研究的热点，在很大程度上代表着今后的研究方向。本论文旨在探讨智能控制技术在水下机器人运动控制中的应用，并设计出性能优良的水下机器人运动控制系统。本文首先分析了水下机器人运动仿真的数学模型，并根据实际需要对模型进行了简化，并以此模型为基础建立了水下机器人运动仿真系统。针对模糊神经网络控制器控制规则较多，参数手工确定困难的特点，利用智能算法对其规则参数进行自寻优设计。研究了粒子群优化(PSO)算法的原理及其在工程优化问题中的应用，采用PSO算法进行控制器规则参数的自寻优设计。同时，借鉴免疫

2、算法的思想提出了一种混合粒子群优化(HPSO)算法用于优化设计。水下机器人运动的S面控制方法是一种简单实用的方法，本文提出专家Sifii智能控制方法，采用专家控制器在线调整S面控制器的参数以改善S面控制器的性能，并在S面控制器的基础上引入仿人智能积分以提高控制的稳态精度。通过对水下机器人体系结构中的决策层进行实物仿真，对感知层和行为层进行功能性虚拟仿真来构建半实物仿真平台。详细阐述了该平台的硬件和软件体系结构，对虚拟仿真中的运动仿真、传感器仿真以及实物仿真中智能控制系统的设计做出了说明，最后进行了自主避障仿真试验和远距离航行仿真试验。本文对所研究的控制

3、方法设计了相应的控制器并进行了仿真试验，验证了本文研究的控制方法的可行性。半实物仿真平台在考察水下机器人系统软件逻辑的基础上，对智能控制系统的硬件体系、数据接口和可靠性进行了验证，对实际海试具有重要的参考价值。关键词：水下机器人；模糊神经网络：PSO算法：专家控制：半实物仿真哈尔滨I：稃人学硕十学伶论文AbstractPresently,intelligentcontrolisthehotspotintheresearchfieldofmotioncontrolofAutonomousUnderwaterVehicle(AUV)，anditisther

4、esearchdirectioninthefuturetoagreatextent．ThisdissertationaimsattheapplicationofintelligentcontroltechniquestomotioncontrolofAUV,andtryingtodesignacontrolsystemwithniceperformance．ThemotionsimulationmodeloftheAUVisanalyzedandsimplifiedinaccordancewithpracticaldemands，andthenthes

5、imulationsysteminthedissertationiSconstructedbasedonthemodel．OwingtothecontrolrulesofthefuzzyneuralnetworkcontrollerwhicharedifficulttOdetermineallbyhands，intelligentalgorithmisusedtodesigntheoptimalrulesautomatically．Andthetheoryofparticleswarmoptimization(PSO)algorithmisinvest

6、igatedandusedintheoptimaldesignofcontrolrulesofthefuzzyneuralnetworkcontrollers．Additionally,HPSOalgorithmwhichbringstheideaofimmunealgorithmintoPSOalgorithmisproposedandalsousedintheoptimaldesign．SplanecontrolmethodisasimplebutpracticalcontrolmethodformotioncontrolofAUV．ExpertS

7、planeintelligentcontrolmethodisproposedinthedissertation．Splanecontroller’Sparametersareadjustedon-lineusingexpertcontrollerforimprovementofSplanecontroller’Sperformance，andman·imitatingintelligentintegralisintroducedforimprovementofSplanecontroller’Ssteady—stateaccuracy．Thesemi

8、physicalsimulationplatformisestablishedbycombin