自主水下航行器模糊滑模控制方法地研究

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1、万方数据分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文自主水下航行器模糊滑模控制方法研究硕士研究生：郝阳指导教师：赵新华讲师学位级别：工学硕士学科、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：2013年12月论文答辩日期：2014年3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:ADissertationfortheDegreeofM.EngFuzzySlidingModeControlMethodofAUVsCandidate:HaoYangSupervisor:Lect.ZhaoXinhuaAcademicDeg

2、reeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlTheoryandControlEngineeringDateofSubmission:Dec.,2013DateofOralExamination:Mar.,2014University:HarbinEngineeringUniversity万方数据万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

3、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

4、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自主水下航行器模糊滑模控制方法研究摘要自主水下航行器（autonomousunderwatervehicle，以下简称AUV）是一种能够通过自主方式在水下环境中运动和操作的无人海洋运载器，可以完成海底探测、水下作战以及深海资源开发等特定任务，应用前景广阔，代表了未来水下航行器技术的发展方向。AUV的控制问题具有模型非线性、时变和强耦合等特点，且需要克服复杂的水下工

5、作环境带来的随机扰动，因此鲁棒性和抗干扰能力较强的控制方法是是实现AUV自主性的关键。本文对AUV的运动及其控制方法进行一系列研究，具体工作内容如下：首先，学习模糊控制、滑模变结构控制以及二者的组合控制策略，即模糊滑模控制。在此基础上研究适合于AUV的控制策略：为改善模糊控制性能，采用辅助模糊控制调节量化因子，提出一种基于模糊切换增益调节的模糊自校正控制方法；为了削弱滑模变结构控制的抖振现象，采用模糊控制的输出代替符号函数作为滑模变结构控制的切换项来柔化控制信号，提出一种切换模糊化滑模变结构控制方法。其次，建立AUV水下空间运动的六自由度数学模型，包括运动学模型和动力学模

6、型。为了便于控制方法的应用，将其解耦为垂直面和水平面2个控制模型，并根据实际需要对垂直面控制模型进行线性化处理。考虑到模型的不确定性，为了更加符合实际，分别给出垂直面和水平面控制模型在参数摄动后的上限和下限形式。再次，针对AUV垂直面线性化模型，提出一种基于等效控制的切换模糊化滑模变结构姿态控制方法和一种基于指数趋近律的切换模糊化滑模变结构姿态控制方法；针对水平面非线性模型，提出一种模糊自校正航迹控制方法和一种基于切换模糊化的滑模变结构航向控制方法。最后，将上述控制方法应用于AUV控制模型，仿真试验取得较好的控制效果，验证其有效性和可行性。关键词：自主水下航行器；模糊控制

7、；模糊滑模控制；姿态控制；航迹控制；航向控制万方数据哈尔滨工程大学硕士学位论文AbstractAutonomousunderwatervehicle(AUV)areunmannedoceancarriersabletomoveandoperatethroughindependentwayunderwater,canbeusedasunderseaprobes,underwaterweaponsanddeepoceanresourcesdevelopmenttools.AUVhaveverybroadapplication,re