深潜救生艇自动对接控制方法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文深潜救生艇自动对接控制方法研究博士研究生：庞程程指导教师：夏国清教授学科、专业：控制理论与控制工程哈尔滨工程大学2016年5月万方数据万方数据分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文深潜救生艇自动对接控制方法研究博士研究生：庞程程指导教师：夏国清教授学位级别：工学博士学科、专业：控制理论与控制工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2016年4月论文答辩日期：2016年5月学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据ClassifiedIndex：U.D.C：ADissertationfortheDegreeofD.EngResearchon

2、AutomaticMatingControlMethodforDeepSubmergenceRescueVehicleCandidate：PangChengchengSupervisor：Prof.XiaGuoqingAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpecialty：ControlTheoryandControlEngineeringDateofSubmission：April,2016DateofOralExamination：May,2016University：HarbinEngineeringUniversity万方数据万

3、方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许

4、哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日万方数据万方数据深潜救生艇自动对接控制方法研究摘要作为失事潜艇救生的一种可靠手段，深潜救生艇及其救生装置的研究日益受到各国海军的重视，由于具有脐带缆和两自由度对接转裙的深潜救生艇在对

5、接作业中具有较大的优势，近年来受到很多相关人士的青睐。深潜救生艇自动对接的最终目的是利用推进器的作用使得对接转裙的对接口平面能够与失事潜艇的逃生口平面重合，但海洋环境复杂多变，实际对接作业过程中会受到海流干扰力以及脐带缆作用力影响。为实现深潜救生艇和失事潜艇的准确对接，本文主要对以下几个方面进行了研究:首先，针对具有两自由度转裙装置的有缆深潜救生艇建立适合对接控制的数学模型，该模型可以动态的计算空间脐带缆的状态和深潜救生艇对接转裙平面的位置以及法向量，并基于此数学模型提出了适合深潜救生艇对接控制的两种对接方案，分别能够针对失事潜艇具有小倾角和大倾角的情况进行对接控制。其次，利用理论分析的

6、方法和基于敏感度函数的方法对深潜救生艇的水动力模型进行了分析和模型化简，得到适合对接作业且具有非对称结构的深潜救生艇的水动力模型，并利用近似估算和基于计算流体力学的方法计算了深潜救生艇的重要水动力系数。然后，针对具有速度测量装置的深潜救生艇设计了一种自适应双环控制系统，利用状态变换将深潜救生艇定位控制系统分为双环结构，针对内环系统中存在的非线性、干扰以及未建模动态等因素，提出了一种基于神经网络的L1自适应控制方法，利用小波神经网络的逼近能力对系统中的非线性部分进行逼近，L1自适应控制中滤波器的存在，使得系统可以实现快速的自适应，且能够保证系统的动态性能，最终控制器能够使得深潜救生艇对接转

7、裙平面与失事潜艇逃生口实现对接。最后，针对未安装速度测量装置的有转裙深潜救生艇的对接控制问题，首先设计了一种基于递归小波神经网络的多变量状态观测器，由于递归小波神经网络具有内部的反馈回路，因此在对非线性部分进行逼近时，可以避免使用速度向量的估计值，基于类Riccati方程设计了观测器的参数矩阵，从而在证明观测器稳定性时不需要首先验证系统的严格正实性，简化了稳定性证明过程。基于以上状态观测器设计了反步控制规律，并证明了系统跟踪误差的有