多功能水下機器人運動控制.pdf

1、水下機器人工作在復雜的海洋環(huán)境中，是各個運動自由度上強耦合的嚴重非線性系統，其精確的運動方程通常難以獲得。 變結構控制作為一種控制方法，其優(yōu)點在于可采用不精確的數學模型進行控制器設計，有較強的魯棒性，比較適合水下機器人的運動控制。 本文以“多功能水下機器人”為對象，研究了可控正則型非線性系統的變結構控制問題。對于可控正則型多輸入系統，選擇分散控制模式。并將可控正則型系統化為線性簡約型。在設計切換函數時，作者采用極點配置法

2、來設計，采用趨近率削弱抖振的控制策略。在建立水下機器人五自由度運動模型的基礎上，對其可控正則化設計了水下機器人運動位置控制器。 針對極點配置法設計的切換面可能會導致在原點附近系統狀態(tài)收斂緩慢的問題，作者設計了折線型切換面，增大切換面在原點附近區(qū)域的斜率，從而加速系統狀態(tài)收斂到原點。將控制器切換面的斜率設定為0，并且加入積分項，使控制系統狀態(tài)在該切換面上滑動即可實現不改變數學模型條件下的速度控制。同時，規(guī)定速度控制的起始和結束的位

3、置，實現給定位置處定速控制。從仿真實驗結果可以看出折線型切換面滑?？刂破骺梢员绕胀ɑ？刂破鞲斓氖諗?，定速控制比較精確，超調和穩(wěn)態(tài)誤差都比較小，基本實現了給定位置處定速控制。 削弱滑模變結構控制中的抖振問題是變結構控制器設計的一個重點。本文在相平面上定義了一個滑動區(qū)域，給定滑動區(qū)域內的等效控制。提出了滑動區(qū)域方法來削弱滑模變結構控制的抖振問題。系統狀態(tài)進入到滑動區(qū)域后，在等效控制的作用下做低頻小幅的振蕩。通過仿真實驗與其他方法