深海采矿车行走控制技术研究

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1、摘要深海采矿是一个极其复杂的工艺过程。深海采矿车为深海采矿系统的前端智能机械，在深6km的海底行走采集多金属结核。作为采矿系统的随动中心，采矿车的行走方式、行走算法及非结构化的深海环境等因素制约其行走作业性能，开展采矿车行走控制技术的研究，具有重要意义。在充分了解深海采矿车结构特点、技术特点的基础上，结合深海沉积物特性、海泥土力学性质，分析了短基线声学原理中的短基线定位测量系统的工作原理、短基线定位测量系统的结构框图及所有海洋噪声对采矿车的声纳定位系统产生影响的对策及因延时影响引起的测距误差而提出的数据融合技术。在详细论

2、述模糊控制器结构模型中模糊规则的构成、模糊规则组合的逻辑运算、实值点向模糊集的映射及模糊集向清晰点的映射的基础上，结合履带车辆人工操作经验整合的针对航向角误差，对应的左、右履带速度调节值的专家规则，构成了专家系统，利用模糊控制器，实现了采矿车绝对速度和航向角的闭环控制，确定以偏差e、偏差变化率e。为输入，控制量u为输出的模糊系统，根据采矿车控制的需要，建立了隶属度函数，归纳出了模糊控制规则，应用重心法对模糊量进行了去模糊化处理。并在Matlab环境下进行了仿真实验，仿真结果表明：所设计的深海采矿车模糊行走控制算法可使采矿

3、车有效跟踪给定的规划路径，深海采矿车的直线行走轨迹控制精度满足深海采矿行走要求，验证了算法的可行性和有效性。关键词：深海采矿，采矿车，行走控制，专家系统，模糊控制ABSTRACTDeepseaminingisanextremelycomplextechnologicalprocess．Thedeepseaminingvehicleisakindofpro—nodeintelligentmachineryofthedeep-seaminingsystemthatwalksundertheseaandcollectspoly

4、-metallicnodulesabout6kmfromseasurface．Astheservocenterofthewholeminingsystem，factorssuchasthewalkingstyle，thewalkingalgorithmandnon-structureddeepseaenvironmentcanaffectthefunctionofthevehicle．Thereforethestudyoftheminingvehicle’Swalkingcontroltechnologyissignif

5、icantlyimportant．Basedonthefullunderstandingofthestructureandtechnicalcharacteristicsofthedeepseaminingvehicle，thisresearchcombinesthecharacteristicsofdeepseasedimentandthepropertiesofmarinesoilmechanicsandanalyzesthoroughlyabouttheoperatingprincipleofshortbaseli

6、ne’Spositioningandmeasuringsystemundertheacousticfoundamentalsofshortbaseline，thestructureofthepositioningandmeasuringsystemoftheshortbaseline，themethodsfordealingwiththeinfluencesofvariousoceannoisesonthesonarpositioningsystem，andthedatafusiontechnologyfordealin

7、gwiththedistance—measuringerrorcausedbydelay．Afterdiscussingthecomponentsoffuzzyrulesofthefuzzycontroller’Sstructuremodel，thelogicoperationsofthefuzzyrulepackage，themappingofrealvalueonthefuzzyset，andthemappingoffuzzysetonthedistinctarea，theauthorcombinestheexper

8、tsystemcomprisedofexperienceofoperatingtrackvehiclemanuallyfordealingwithcourseangleerrorandtheexpertrulesofthespeedadjustmentfortheleftandrighttracks，takesadv