【硕士论文】带缆水下机器人系统仿真及其运动控制研究.pdf

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文带缆水下机器人系统仿真及其运动控制研究姓名：卢旭东申请学位级别：硕士专业：船舶与海洋结构物设计制造指导教师：庞永杰2001.3.1摘要f目前，遥控自动推进潜器(ROV)是一种有效的水下观察和作业工具，它在海洋研究、海洋资源开发和水下目标探测等方面已获得广泛的应用。一般来说，ROV通过脐带缆获得母船提供的电力，并拖着脐带缆在一定范围内移动和作业。脐带缆还在母船和潜器之间提供指令信息的相互传送。在很多情形下，ROV需要精确地定位或者移动，这就要求它要有精确的动力定位系统。由于ROY与脐带缆之间存在相互耦合的作用，所以ROV

2、的动力定位要比无缆自由航行潜器的动力定位困难。本文应用求解ROV与脐带缆耦合动态响应的有效算法——直接计算法，通过计算机仿真，求解出了脐带缆与ROV之间的耦合力，为ROV的设计和精确动力定位提供了参考。本论文中的神经阿络控制器也可以作为ROV动力定位控制系统的设计提供了有价值的参考丫论丈首先分析了缆索和水下机器人的特性，借鉴别人的经验并结合本论文的对象，在一定假设的基础上建立了它们的动力学方程和有效的仿真解算方法：直接计算法和有限差分法并比较了它们两者之间的优缺点；然后在直接计算法的基础上建立了求解、ROV动力学响应的仿真系统，通过仿真系统中的

3、一系列实验，作者获得了缆体系统的运动和动力学特性的一些知识，初步建立对于整个系统的认识，特别是缆索与水下机器人之间的耦合作用的认识。最后在此基础之上，设计出与缆体系统相匹配酌神经网络控制器，并通过仿真调试，对控制器迸一步优化和完善。关键字遥控自动推进潜器，脐带缆，动力定位，直接计算法，神经网络哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTRACTROV(RemoteOperatingVehicle)isaneffectivelyequipmentsinunderwatersearchandoperationnow．ItiSWidelyappliedinoc

4、eanresearch，resourceexploitationandunderwaterobjectrecognition．GeneraliF，ROVgetspowerfromandcommunicateswiththemothershipthroughanumbilicalcable．andtowsthiScabletomoveandworkinsomearea．Inmanycases，ROViSneededpositioningandmovingaccurately，／SOitmusthaveaprecisedynamiCposition

5、ingsystem．BecauseofthecouplingbetweenROVandumbilicalcable，dynamiCpositioningofROViSmoredifficultthantheunderwatervehicleswithoutcablethatcanfreelyswimming．Aneffectivelydirectcalculatingalgorithm，whichsolvesthecouplingproblemofROVsystem，iSusedinthiSthesiS．Inthecomputersimulat

6、ion，thecouplingforcebetweenROVandumbilicalcablecanbegotten，whichcangiveareferencetodesignandprecisedynamiCpositioningofROY．TheNNcontrollerofthiSthesiScanalSObeavaluablereferencetothedesignofdynamicallYpositioningsystem0fROV．InthiSthesiS，first，withothers’experienceandanalyzin

7、gsomefeaturesofcableandROV．thedynamicequationandtheeffectivecalculatingalgorithm：FiniteDifferenceMethodandDirectlyCalculatingMethodareestablishedandcompared．ThenasimulatingprogramthatiSusedtocalculatethedynamiCSofROVbasedondirectiFCalCUlatingMethodiSestablished．Somevaluablei

8、nformationaboutthecharactersofROVinmovementanddynamiCSandtheknowledgeespeci