基于自适应鲁棒算法的开架rov悬停姿态控制研究

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1、万方数据谨以此论文献给所有关心和帮助过我的人！--------王啸万方数据万方数据万方数据基于自适应鲁棒算法的开架ROV悬停姿态控制研究摘要随着人类需求的不断提升，陆地自然资源的逐年开采，陆地上自然资源必将无法满足人类未来的需求。而除了陆地自然资源以外，还有大量自然矿物资源蕴藏于占地球表面积71％的海洋之中，这些自然资源将是人类未来生存能源供给的不二之选。海洋自然资源的挖掘、开采也将成为未来人类的重点开采方向。有缆遥控水下机器人（ROV）因其体积小巧、活动范围广、电源充足、负载量大、可操作性强等自身特点，逐渐成为水下作业任务的主要工具。为了实现ROV在

2、水下作业时能够快速回到姿态传感器初始位置，在此设计的ROV具有8个推进器。根据其具体的分布方位，可实现ROV6个自由度双向运动。以8推进器小型ROV作为分析对象，建立用来描述ROV运动的两种坐标系及转换矩阵。并建立了空间六自由度运动方程，根据ROV的有关水动力系数得出ROV的动力学方程。结合ROV自身性质，简化数学模型的一些参数，最终可得到简化的ROV数学模型。水下机器人的控制算法有很多，如：基于模型的控制方法、PID控制、自适应控制、鲁棒控制、神经网络控制、模糊控制、迭代学习控制、变结构控制以及反演控制设计方法。其中，“你变我也变的”的自适应控制因为

3、是基于Lyapunov函数设立的，所以当ROV运动存在干扰或ROV模型建立存在偏差时，都会影响到ROV作业动作的精准性。而“以不变应万变”的鲁棒控制，因其预加的允许干扰量可以消除一部分干扰，但是不能随着干扰的具体大小做出相应的反应，又过于僵硬。在此，本文利用自适应鲁棒控制理论算法，设计ROV水下悬停姿态控制器，将自适应鲁棒控制算法和水下机器人的姿态控制相结合。利用Matlab/Simulink进行ROV的数值仿真实验，从理论力学角度，观察ROV的数学模型与稳定的参考模型输出之间的差值与时间的关系，分析自适应鲁棒算法控制器的状态，从而验证自适应鲁棒算法控

4、制器的稳定性和可靠性。通过ROV误差信号的有界收敛和ROV不同采集时间段的图形对比，证实了自适应鲁棒算法应用到ROV姿态悬停控制的可行性。万方数据通过建模仿真分析，可以得到基于自适应鲁棒算法设计的控制器可以应用到开架ROV悬停姿态控制的领域中，且控制器是收敛的、稳定的、可靠的。关键词：ROV；自适应鲁棒算法；悬停姿态控制；Matlab/Simulink万方数据HoveringAttitudeControlofOpenShelfROVBasedonAdaptiveRobustAlgorithmAbstractWiththegrowinghumanneed

5、s,thenaturalresourcesonlandhasbeenexploitedforhundredsofyears,whichisunsufficientforthedemandofmankindinthefuture.Therearealotofnaturalmarineresourcesundertheoceancovering71%ofthesuperficialareaoftheearth,andthisnaturalresourcewillbetheonlyselectionforprovidingtheenergyinthefutu

6、re.Soexcavatingandexploitingthenaturalmarineresourceswillbethemaindevelopmentaldirectioninthefuture.Becauseofthesmallsize,widescopeofactivation,enoughpower,burdencapacityandmoreconvenientoperability,TheRemotelyOperatedVehicle(ROV)willgraduallybecomethemaincarriertoworkunderthese

7、a.AROVwith8propellersisdesignedinordertomaketheROVmovebacktotheinitialpositionsetbytheposturesensorinshorttime.Accordingtothedistributionofthepropellers,sixdegreesoffreedommovementcanberealized,twocoordinatesystemsareestablishedfordescribingthemovementoftheROV,andakindoftransfor

8、mationmatrixbetweenthemisestablished.Accordingt