深海集矿机行走控制研究

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1、中南大学硕士学位论文摘要深海采矿是一个极其复杂的工艺过程，深海集矿机作为采矿系统的随动中心，其行走控制系统是整个深海采矿系统的关键。开展集矿机行走控制技术研究，对提高集矿机行走控制的稳态和动态品质，进而提升串式随动采矿系统的可靠性，具有重要意义。本文面向集矿过程，对深海集矿机行走控制开展深入研究。在充分了解深海矿区环境和土力学特性、深海集矿机行走特性及行走控制要求的基础上，针对深海集矿机行走控制难点，提出了建模与控制器设计的思想。通过对集矿机液压驱动特性及履带一稀软底地面作用特点深入分析，分别建立了集矿机液压系统模

2、型、集矿机履带一地面动力学和运动学模型，并采用子模块封装的手段，建立了集矿机整体仿真模型。针对深海集矿机行走控制模型的高阶非线性和履带车辆的非完整性，提出了自修正专家模糊控制算法：以人工驾驶经验为依据设计专家规则，构成车辆速度和方向角外环控制系统；采用自修正模糊控制算法构成左右履带速度内环控制器，实现对左右履带速度的精确调节。以所建模型为控制对象，对控制算法进行了数字仿真研究，仿真结果表明算法对深海集矿机行走控制具有良好性能。针对深海集矿作业环境的特殊性及集矿机行走过程中的多任务多传感器问题，综合协商结构、反射结构

3、的优点，本文采用集成结构对深海集矿机行走控制软件结构进行了规划，并在此基础上开发了深海集矿机行走控制软件。最后，以集矿机同比例实物模型为对象，开展了试验研究，试验结果验证了算法的有效性。关键词：深海集矿机，行走控制，控制结构，自修正专家模糊控制!堕查堂堕主兰堡丝苎一．竺!坠里ABSTRACTDeep．．seaminingprocessisaveryintricateprocess．Trackingcontrolofdeep-seaminingvehicleisthekeyprobleminthewholeminin

4、gsystem．Itisimportantonresearchoftrackingcontroltechnologytoimprovestability,dynamiccontrolaccuracyofthevehicleandthereliabilityoftheminingsystem．InthispapeLacontrolstrategyandtrackingcontrolalgorithmondeepseabedminingvehiclearepresented．Firstly,deepseabedmini

5、ngprocessisdetailedlyanalyzedandwalkingsystemofminingvehicleisintroduced，thencontroltargetisputforward．Afterthat，accordingtothedi蚯cultyofcontrolsystem。hydraulicdrivecharacteristicofthevehicleanddeepseabedworkingenvironmentonsoftterrain，hydraulicdrivermodel。tra

6、ck-terrainmodelandkinematicalmodelareseparatelybuilt．Themodelsarethenencapsulatedintooneintegratedmodel，simulationmodelondeepoceanminingvehicle．Followingthat，anexpert-fuzzycontrolalgorithmisproposedfortrackingcontrol，consideringseverenonlinearandnoholonomicpro

7、perityofthemodel．Founhly,accordingtomulti--taskandmulti·-sensor，ahybridsoftwarearchitectureoftrackingcontrolofthedeepseabedvehicleisdesignedaftercomparedeliberativearchitectureandreactivearchitecture．Onthebasisofthedesign，controlsoftwareofdeepseabedminingvehic

8、leisprogramed．Finally,thetheoreticalworkisevaluatedbysimulationandexperimentusingthesimulationmodelandmini—miningvehiclemodelseparately．ThealgorithmavailabilityiSdemonstrated．Keywo