基于模糊pid某载人模型潜水器运动控制的研究

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1、基丁．模糊PID的某载人模型潜水器的运动控制研究摘要随着世界各国经济的迅速发展，海洋资源的争夺日趋激烈。我国是海洋大国，发展海洋经济和海洋事业就必须要走向深海和远海。对深海领域的探测与外太空探测一样，在科学和技术上都具有很强的吸引力和挑战性，因此有必要建立深海空间站来为发掘深海的宝贵资源提供技术支持与服务。深海空间站的正常运转需要载人潜水器来完成人员和物资的运输。由于该类载人潜水器的功能与深潜救援潜器相类似，要在深水环境下完成与深海空间站对接平台的对接任务，这就要求载人潜水器必须要具有较好的悬停能力。本文以某型号载人模型潜水器为研究对象，采用超短基线为其提供水声定位服务，主

2、要研究其运动控制问题。本文根据平面假设理论、模型解耦、模型线性化等理论对方程组进行化简变形，分别得到水平面内艏向角对转艏力矩输入时的传递函数和垂直面内深度对垂直推力输入时的传递函数。然后以经典PID控制器为基础，引入二维模糊控制理论来实现PID控制参数的在线整定。与此同时，借助MATLAB软件提供的模糊控制工具箱FuzzyLogic来完成模糊PID模糊控制规则的设计。利用MATLAB／Simulink对载人模型潜水器的艏向和深度控制进行仿真，并将模糊PID与PID的仿真结果进行对比，验证了模糊P1D控制具有更好的适用性。根据载人模型潜水器的设计任务要求完成控制系统的设计。整

3、个控制系统分为上层界面控制系统和下层控制机两部分。上层界面控制系统是在VisualC++环境下完成人机交换界面的设计。下层控制机是在Tomado集成开发环境下完成对VxWorks嵌入式系统的开发设计工作，包括引导文件Boot-tom和VxWorks系统映像文件的创建，以及具体的程序设计来实现各个板卡相关功能。经过上下层控制系统联调后完成水池试验。试验结果表明模糊PID控制系统对载人模型潜水器这类复杂结构的运动控制结果较为理想，并使其具有较好的机动性和灵活性。关键词：载人潜水器：模糊PID；推力分配；VisualCH；VxWorks哈尔滨!I：程人学硕士学位论文Abstrac

4、tWiththedevelopmentofworldeconomy，thecompetitionformarineresourcesisbecomingincreasinglyfierce．Asoneofthelargestmarinecountries，Chinashouldextendto{)penseaanddeepseaforthedevelopmentofmarineindustryandmarineeconomy．Theexplorationofdeepsea,similarlytothatofouterspace，isfullofattractionandch

5、allengeinscienceandtechnology．Therefore，thereisademandfordeep-seaspacestationtoprovidetechnicalsupportandservices．Thenormaloperationofdeep-seaspaceopermiondependsonmannedunderwatervehicletocompleterequiredpersonnelandmaterialtransportation．AsthefunctionofmannedunderwatervehicleissimilartOt

6、hatofdeepsubmergencerescuevehicle，whichwillcompletethedockingtaskindeepsea，ithastohavegoodabilitytohover．Usingtheultra-shortbaselineforacousticpositioning，thispaperchoosesthemodelofsomemannedunderwatervehicleasthestudyobjectmainlytostudythemotioncontrolproblem．Combinedwiththeforceanalysiso

7、fmannedunderwatervehicle，thespacemotionequationsinsixdegreesoffreedomareestablishedaccordingtoNewtonSecondLawandEulermotionequations．Thetransferfunctionsofheadingangleanddepthareobtainedbyusingtheplaneassumptiontheory，modeldecouplingandlinearizationtosimplifyt