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海洋自主水下航行器导航控制与关键技术分析
1
作者 谭拂晓 吴华锋 《移动通信》 2024年第11期14-19,共6页
不同于传统的海面舰船和潜艇等海洋航行器,海洋自主水下航行器是一种具有高度智能化,拥有水下高精度导航技术,能够实现深潜、长距离潜航、全天候水下作业的高度智能化自主水下无人系统。海洋自主水下航行器是一种具有六自由度的欠驱动系... 不同于传统的海面舰船和潜艇等海洋航行器,海洋自主水下航行器是一种具有高度智能化,拥有水下高精度导航技术,能够实现深潜、长距离潜航、全天候水下作业的高度智能化自主水下无人系统。海洋自主水下航行器是一种具有六自由度的欠驱动系统,由于具有高度非线性、参数摄动、多目标控制及控制量受限等因素,因而其水下导航控制十分困难。海洋自主水下航行器的数学模型主要包含两个方程:动力学方程和运动学方程。基于北东地坐标系和体坐标系,研究了海洋自主水下航行器主要导航控制技术,深入分析其水下导航控制系统的基本架构,探讨了水下导航控制关键技术,并且进对其主要水下导航实现方式进行细致分析,从而为海洋自主水下航行器的水下航行提供一个技术实施方案。最后对已经取得的导航技术进行总结,并对今后的研究方向进行展望。 展开更多
关键词 海洋自主水下航行器 水下导航控制 六自由度 运动学方程 动力学方程 导航算法
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基于故障树的水下航行器控制系统可靠性分析
2
作者 刘子晓 赵龙 +2 位作者 纪延亮 赵超 邴绍金 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期93-98,共6页
水下航行器的故障往往导致较为严重的经济和科研价值损失,由控制系统设备、元器件失效导致的整体故障事件尤为常见。为准确了解水下航行器控制系统可靠性,通过构建故障树,获得故障树最小割集,得到控制系统失效事件的组合,利用故障树结... 水下航行器的故障往往导致较为严重的经济和科研价值损失,由控制系统设备、元器件失效导致的整体故障事件尤为常见。为准确了解水下航行器控制系统可靠性,通过构建故障树,获得故障树最小割集,得到控制系统失效事件的组合,利用故障树结构中间事件和基本事件的逻辑关系,建立控制系统可靠性分析模型,提出一种利用最小割集直接计算可靠度的方法。与传统可靠性框图法计算系统可靠度的方法对比分析,结果表明,通过最小割集计算系统可靠度的方法数学逻辑更加清晰,解决了因绘制可靠性框图导致数学表达不连续的问题,提高了可靠性分析的便捷性和推理效率,对水下航行器全生命周期的系统安全分析具有重要意义。 展开更多
关键词 水下航行器 控制系统 故障树分析 最小割集 可靠性分析
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水下无人航行器高速航行下的运动特性及仿真控制研究
3
作者 王磊 任梦晨 +3 位作者 张占阳 李德军 张伟 杨青松 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第6期86-89,共4页
水下无人航行器具有水下活动范围大、机动性好优点,主要用于大范围地形地貌勘探,水下高速长航程航行时,水下航行器运动特性和姿态控制是研究重点。本文建立水下航行器垂直面航行运动模型,分析高速航行下的运动特性。为保证高速航行高效... 水下无人航行器具有水下活动范围大、机动性好优点,主要用于大范围地形地貌勘探,水下高速长航程航行时,水下航行器运动特性和姿态控制是研究重点。本文建立水下航行器垂直面航行运动模型,分析高速航行下的运动特性。为保证高速航行高效稳定,提出PID方法控制纵倾和滑模方法控制深度的组合控制策略。通过仿真试验,开展高速航行运动仿真研究。研究结果表明,在高速航行下,水下航行器会产生一定纵倾,且随着航速增加,纵倾影响会越大,高速状态放大了水下航行器外形上下轻微不对称的特性,诱导产生的垂向水动力及力矩增大,进而引起纵倾;在高速航行条件下,水下航行器能稳定保持定深度长距离航行,控制策略具有很好的适用性。 展开更多
关键词 水下无人航行器 运动特性 高速航行 仿真 控制
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水下航行器视觉控制技术综述
4
作者 高剑 何耀祯 +4 位作者 陈依民 张元旭 杨旭博 李宇丰 张桢驰 《水下无人系统学报》 2024年第2期282-294,共13页
视觉控制是通过视觉信息进行环境和自身状态感知的一种控制方式,文中将该技术应用于水下航行器控制,并对不同应用场景下的相关研究进展、难点与趋势进行分析。首先介绍水下航行器视觉控制技术发展现状与任务场景,然后对水下图像增强、... 视觉控制是通过视觉信息进行环境和自身状态感知的一种控制方式,文中将该技术应用于水下航行器控制,并对不同应用场景下的相关研究进展、难点与趋势进行分析。首先介绍水下航行器视觉控制技术发展现状与任务场景,然后对水下图像增强、目标识别与位姿估计技术进行介绍,并从水下视觉动力定位与目标跟踪、水下航行器对接及水下目标抓取作业等3个任务场景,对水下航行器视觉控制技术发展现状进行总结和分析,最后梳理了水下航行器视觉控制技术的难点与发展趋势。 展开更多
关键词 水下航行器 水下视觉 视觉控制
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基于模型预测的海缆铺设用水下航行器最优避障控制 被引量：1
5
作者 苏哲昊 王伟然 +3 位作者 戴晓强 朱志宇 姚杰 葛慧林 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期248-255,共8页
[目的]自主水下航行器(AUV)在海底复杂地形环境下执行独立铺缆作业时,需要兼顾铺缆质量和自身安全,即在避障的同时还需要保持船体与海底平面的相对高度。为此,设计一种基于模型预测的海缆铺设AUV最优避障控制方法。[方法]首先,基于模型... [目的]自主水下航行器(AUV)在海底复杂地形环境下执行独立铺缆作业时,需要兼顾铺缆质量和自身安全,即在避障的同时还需要保持船体与海底平面的相对高度。为此,设计一种基于模型预测的海缆铺设AUV最优避障控制方法。[方法]首先,基于模型预测控制(MPC)建立AUV的路径跟踪模型,将海底不规则障碍物分类为凸起和凹陷地形,并分别建立障碍物的工程简化数学模型;然后,根据不同地形和海缆铺设要求来设计多个目标优化函数;最后,根据地形特征点迭代计算与海底平面保持稳定高度且路径最短的最优避障路径。[结果]仿真结果表明,该方法响应性能好、可靠性高,能够使AUV选择最短路径并避开意外障碍物。[结论]在复杂的海底环境下,该方法既保障了AUV作业过程中的自身安全,又极大提高了海缆的铺设质量。 展开更多
关键词 自主水下航行器 模型预测控制 海缆铺设 最优避障控制
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水下无人航行器实时轨迹跟踪控制方法研究
6
作者 王丽 幽瑞超 +1 位作者 苏丽亭 张连超 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第11期115-118,共4页
针对水下无人航行器受外界不确定因素影响产生航行准确度低的问题,研究水下无人航行器实时轨迹跟踪控制方法。分析水下无人航行器运动特性,设计基于贝叶斯神经网络的水下无人航行器自适应控制器,以水下无人航行器的参考速度信号为网络输... 针对水下无人航行器受外界不确定因素影响产生航行准确度低的问题,研究水下无人航行器实时轨迹跟踪控制方法。分析水下无人航行器运动特性,设计基于贝叶斯神经网络的水下无人航行器自适应控制器,以水下无人航行器的参考速度信号为网络输入,通过网络的不断训练,输出控制力矩,促使水下无人航行器的航行点与预设航行位误差趋近于0,完成实时轨迹跟踪控制。实验结果表明,该方法可完成直线轨迹、圆形曲线轨迹的跟踪控制,且航行点与预设航行位误差小、收敛快、波动次数少,具备轨迹跟踪控制抗干扰能力强、适应能力强的优势。 展开更多
关键词 水下无人航行器 轨迹跟踪控制 贝叶斯神经网络 自适应控制器 预设航行位
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输入受限下自主水下航行器路径跟踪控制
7
作者 唐杨周 杨柯 +1 位作者 何波 严天宏 《计算机仿真》 2024年第4期418-425,共8页
针对欠驱动式自主水下航行器AUV的三维路径跟踪控制问题,设计了一种按设定误差性能指标函数收敛的反演滑模控制器。首先基于航行器的运动学和动力学模型将路径跟踪问题转化为非线性系统的镇定问题;然后,利用反演法和李雅普诺夫稳定性理... 针对欠驱动式自主水下航行器AUV的三维路径跟踪控制问题,设计了一种按设定误差性能指标函数收敛的反演滑模控制器。首先基于航行器的运动学和动力学模型将路径跟踪问题转化为非线性系统的镇定问题;然后,利用反演法和李雅普诺夫稳定性理论逐步修正虚拟控制律,从而使控制器能够保证系统的稳定性和鲁棒性。为解决舵执行器的速率受限的问题,通过调整跟踪误差的收敛过程速度的方法设计了控制器。仿真结果表明,上述控制器能够实现对三维直线路径的精确跟踪,而且明显降低了控制系统执行器的速率要求。 展开更多
关键词 自主水下航行器 路径跟踪 滑模控制 反演法 输入受限
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CAN总线在水下航行器导航与控制系统中的应用 被引量：3
8
作者 张礴 文海兵 《测控技术》 CSCD 北大核心 2011年第9期68-72,共5页
导航和控制系统是水下航行器的重要组成部分,CAN总线是现场总线和分布式实时控制的发展趋势。针对传统采用RS422通信的集中式导航控制系统中控制管理中心任务过重、可靠性差、抗干扰能力差等缺点,设计了基于CAN总线的分布式导航和控制... 导航和控制系统是水下航行器的重要组成部分,CAN总线是现场总线和分布式实时控制的发展趋势。针对传统采用RS422通信的集中式导航控制系统中控制管理中心任务过重、可靠性差、抗干扰能力差等缺点,设计了基于CAN总线的分布式导航和控制系统。首先给出了分布式系统的构建方案;再针对基于PC104的控制管理中心、预置器与CAN总线的通信给出了电路设计和系统通信方案;最后详细设计了基于TMS320F2812DSP的舵机控制系统、动力推进控制系统、多普勒系统、惯导系统和GPS系统的通信电路和软件。实验室系统样机试验表明,所设计的CAN总线分布式系统能满足水下航行器在导航和控制方面的要求。 展开更多
关键词 水下航行器导航和控制系统 CAN总线 分布式系统 通信方案
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基于神经网络的自主水下航行器滑模控制方法 被引量：1
9
作者 欧阳晨 李璟璟 《科学技术创新》 2024年第7期96-99,共4页
针对传统滑模控制在自主水下航行器(AUV)的控制过程中存在抖振以及执行机构饱和对其控制性能的不利影响,提出一种基于神经网络的滑模控制方法。采用径向基函数神经网络(RBFNN)和自适应观测器对运动模型中的不确定项和未知外界干扰进行... 针对传统滑模控制在自主水下航行器(AUV)的控制过程中存在抖振以及执行机构饱和对其控制性能的不利影响,提出一种基于神经网络的滑模控制方法。采用径向基函数神经网络(RBFNN)和自适应观测器对运动模型中的不确定项和未知外界干扰进行在线估计,削弱滑模抖振;采用RBFNN对控制输入受限前后的差值进行逼近,克服执行机构饱和引起的控制振荡。仿真结果表明,该控制方法相较于传统滑模控制具有更好的适应性和控制精度。 展开更多
关键词 自主水下航行器(AUV) 滑模控制 径向基函数神经网络(RBFNN) 控制输入受限
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水下航行器自主导航定位技术前沿进展
10
作者 张淋 谭良成 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期161-171,共11页
导航与定位技术是自主水下航行器(AUV)预设任务并安全返航的前提,由于水下环境的限制,目前广泛采用多系统组合导航的方式来实现AUV的准确定位。面向AUV的工况特点,详细介绍了水声测速系统、水声定位系统以及地球物理场辅助导航技术的特... 导航与定位技术是自主水下航行器(AUV)预设任务并安全返航的前提,由于水下环境的限制,目前广泛采用多系统组合导航的方式来实现AUV的准确定位。面向AUV的工况特点,详细介绍了水声测速系统、水声定位系统以及地球物理场辅助导航技术的特征与技术难点,分析了用于水下自主导航时多源组合导航方法的最新进展,随着相关测量仪器领域的研究进展,基于精确测量地球物理场特征的辅助导航技术成为具有极强竞争力的方案之一。多AUV协同导航方案同样适用于复杂的水下环境,被视为未来AUV导航技术重要发展方向。 展开更多
关键词 自主水下航行器 组合导航 水下声学系统 协同导航 辅助导航
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欠驱动条件下自主水下航行器轨迹跟踪动态性能预设控制
11
作者 李晓斌 徐东 杨雪 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期3185-3197,共13页
为满足欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)在复杂扰动和参数不确定条件下高性能轨迹跟踪需求,提出预设动态性能及收敛时间的三维轨迹跟踪控制方法。首先,对欠驱动AUV的前向位置道进行扩维,构建面向控制的一体化... 为满足欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)在复杂扰动和参数不确定条件下高性能轨迹跟踪需求,提出预设动态性能及收敛时间的三维轨迹跟踪控制方法。首先,对欠驱动AUV的前向位置道进行扩维,构建面向控制的一体化多输入多输出轨迹跟踪模型。然后,结合动态过程函数与预设时间控制理论,建立动态性能预设轨迹跟踪控制系统,使得AUV轨迹跟踪暂态品质可由动态过程函数直接决定,而跟踪误差的实际收敛时间也可由单个控制参数准确预设。最后,为避免控制奇异现象和“微分爆炸”现象,控制系统设计过程中分别融入绝对值修正法和径向基函数网络(radial basis function neural network,RBFNN)拟合法。数值仿真结果表明,所提出的控制方法可显著提升欠驱动AUV的抗扰性和暂态品质,实现快速平滑的高性能三维轨迹跟踪。 展开更多
关键词 自主式水下航行器 动态过程函数 预设时间控制理论 动态性能预设轨迹跟踪控制 径向基函数网络
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基于MPC-DO的自主水下航行器轨迹跟踪控制
12
作者 廖宇辰 闫勋 +3 位作者 贾晋军 高德峰 陈子峰 姜大鹏 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第2期74-80,共7页
针对欠驱动自主水下航行器在速度约束和未知外界环境干扰下的轨迹跟踪问题,提出一种基于模型预测控制算法和干扰观测器的复合控制方案。首先,基于模型预测控制算法设计一种考虑速度极限约束以及速度增量约束的轨迹跟踪运动学控制器。其... 针对欠驱动自主水下航行器在速度约束和未知外界环境干扰下的轨迹跟踪问题,提出一种基于模型预测控制算法和干扰观测器的复合控制方案。首先,基于模型预测控制算法设计一种考虑速度极限约束以及速度增量约束的轨迹跟踪运动学控制器。其次,针对海洋作业环境下存在的外界干扰,设计干扰观测器对其进行实时估计,并基于所设计的干扰观测器,设计精确跟踪期望速度的动力学控制器,并对控制方案进行了严格的理论分析。最后,进行数值仿真,仿真结果证实了该控制方案的有效性。 展开更多
关键词 模型预测控制 自主水下航行器 干扰观测器 轨迹跟踪
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基于事件触发机制的水下航行器轨迹跟踪控制
13
作者 吕张飞 赵中原 《软件导刊》 2024年第6期98-104,共7页
针对欠驱动自主水下航行器(AUV)的水平轨迹跟踪控制及控制器频繁更新导致的执行器损失问题,提出基于滑模控制方法和事件触发机制下的自主水下航行器轨迹跟踪控制算法。首先,利用滑模控制方法设计控制器以稳定位置跟踪误差;其次,引入事... 针对欠驱动自主水下航行器(AUV)的水平轨迹跟踪控制及控制器频繁更新导致的执行器损失问题,提出基于滑模控制方法和事件触发机制下的自主水下航行器轨迹跟踪控制算法。首先,利用滑模控制方法设计控制器以稳定位置跟踪误差;其次,引入事件触发机制,在控制器到执行器的通道中设计事件触发条件来降低控制器更新频率,并运用Lyapunov稳定性定理证明设计的事件触发控制器能使系统保持稳定,避免系统产生Zeno现象。仿真表明,浪涌和偏航控制器在200 s内一共触发414和767次,与传统周期采样控制器连续采用4000次的效果相同。 展开更多
关键词 自主水下航行器 轨迹跟踪 滑模控制 事件触发
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自主水下航行器集群组网技术发展与展望
14
作者 于洋 孙思卿 +2 位作者 张立川 潘光 王鹏 《水下无人系统学报》 2024年第2期194-207,共14页
自主水下航行器(AUV)可借助水声通信、协同探测和控制决策等关键技术实现集群组网,形成同构或异构集群进行协同作业。通过集群组网,可以充分发挥不同航行器平台的能力优势,实现多平台之间的信息共享、任务协同和资源整合,从而自主完成... 自主水下航行器(AUV)可借助水声通信、协同探测和控制决策等关键技术实现集群组网,形成同构或异构集群进行协同作业。通过集群组网,可以充分发挥不同航行器平台的能力优势,实现多平台之间的信息共享、任务协同和资源整合,从而自主完成更复杂的海上作业任务。这种集群化的作业方式不仅提高了任务执行效率,还可降低作业成本,并提升海洋领域的探测、监测和应对能力。文中介绍了国内外AUV集群组网研究现状,总结了集群组网通信、集群感知、控制决策等关键技术和挑战,并针对AUV集群组网的应用需求,其在探测、通信、控制方面的发展趋势进行了展望,为开展AUV集群基础理论研究与实践应用研究提供参考。 展开更多
关键词 自主水下航行器集群 组网技术 水声通信 协同探测 控制决策
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水下航行器导航与控制实时仿真系统 被引量：11
15
作者 严卫生 高剑 +1 位作者 宋保维 潘光 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期423-427,共5页
针对某远程自主水下航行器 ,设计并实现了该航行器的实时仿真系统 ,阐述了该系统的方案构思、硬件组成及工作原理 ,介绍了实时仿真软件 ,最后给出在该系统上的实验结果。结果表明 ,该系统能为自动驾驶仪创造一个很好的仿真环境 ,通过它... 针对某远程自主水下航行器 ,设计并实现了该航行器的实时仿真系统 ,阐述了该系统的方案构思、硬件组成及工作原理 ,介绍了实时仿真软件 ,最后给出在该系统上的实验结果。结果表明 ,该系统能为自动驾驶仪创造一个很好的仿真环境 ,通过它设计者在实验室中就可以较全面地对导航与控制系统进行调试 。 展开更多
关键词 自主水下航行器 导航与控制系统仿真 实时仿真系统
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水下航行器导航与控制一体化系统的半实物仿真试验设计 被引量：8
16
作者 张福斌 徐德民 +1 位作者 严卫生 高剑 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期604-606,共3页
针对采用导航与控制一体化系统,即导航与控制传感器共用、导航与控制计算机合二为一的某型水下航行器,提出了一种半实物仿真试验方案,进行了半实物仿真。试验结果表明,导航、控制算法正确,计算精度满足使用要求,硬件之间的匹配性能良好... 针对采用导航与控制一体化系统,即导航与控制传感器共用、导航与控制计算机合二为一的某型水下航行器,提出了一种半实物仿真试验方案,进行了半实物仿真。试验结果表明,导航、控制算法正确,计算精度满足使用要求,硬件之间的匹配性能良好,方案可行。该导航与控制一体化系统可应用到实际的水下航行器中。 展开更多
关键词 水下航行器 导航与控制一体化 半实物仿真 试验方案
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海流对水下航行器运动及载荷影响研究综述
17
作者 赵大刚 张顺 +1 位作者 高适 钟祥海 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第5期1-16,共16页
水下航行器不仅在民用领域扮演着重要角色,在军事领域内也同样得到了广泛应用,具有广阔的应用前景。但水下航行器在航行过程中易受海流环境的影响,使其水动力参数呈现不确定性,进而导致运动姿态控制困难,航行发生偏移,增大航行成本,甚... 水下航行器不仅在民用领域扮演着重要角色,在军事领域内也同样得到了广泛应用,具有广阔的应用前景。但水下航行器在航行过程中易受海流环境的影响,使其水动力参数呈现不确定性,进而导致运动姿态控制困难,航行发生偏移,增大航行成本,甚至还会影响到水下作战任务的完成以及碰撞事故的发生,危及航行安全。在梳理不同水下航行器在海流作用下的水动力学研究现状的基础上,讨论水下航行器应对海流干扰的控制方法,并对海流作用下水下航行器的发展方向进行展望,为研究复杂海流对水下航行器水动力参数的影响机理和控制器的设计提供一定的参考。 展开更多
关键词 水下航行器 海流 水动力性能 水下对接 操纵性 控制算法
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一种具备数据驱动能力的自主水下航行器控制系统设计
18
作者 尚红 周焕银 +2 位作者 郎诚 朱心科 刘隽 《机电工程技术》 2023年第4期41-45,127,共6页
针对目前大部分自主水下航行器(AUV)采用预编程的工作模式不适用于动态海洋环境观测的问题,开展了基于数据驱动的控制系统研究。为了实现对动态海洋环境的自适应观测,提出了一种具备数据驱动能力的AUV控制系统设计。该控制系统在总体设... 针对目前大部分自主水下航行器(AUV)采用预编程的工作模式不适用于动态海洋环境观测的问题,开展了基于数据驱动的控制系统研究。为了实现对动态海洋环境的自适应观测,提出了一种具备数据驱动能力的AUV控制系统设计。该控制系统在总体设计上采用双控制板的分布式架构并使用星形网络拓补结构方便内部通信以及后续设备拓展;硬件设计上使用模块化思想管理传感器并使用多种通信设备的融合工作保证通信的快速性与稳定性;软件上使用多线程并行设计并在上位机添加手柄遥控功能;最后通过仿真实验验证控制系统性能。实验结果表明该系统控制超调量为3%;滞后时间为2 s,满足海洋现象观测需要。该控制系统具备搭载数据驱动算法的能力,为基于数据驱动的动态海洋观测模式提供了硬件平台。 展开更多
关键词 数据驱动 控制系统设计 自主水下航行器 自适应海洋观测
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自主水下航行器协同控制研究现状与发展趋势 被引量：5
19
作者 闫敬 陈天明 +2 位作者 关新平 杨晛 罗小元 《水下无人系统学报》 2023年第1期108-120,共13页
自主水下航行器(AUV)的协同控制作为海洋开发和多机器人系统之间的交叉领域,近几十年来越来越受到研究人员和工程师的关注。目前,AUV协同控制理论体系尚处于构建之中,相关研究正面临诸多亟待解决的难题。文中对多AUV协同控制问题中的编... 自主水下航行器(AUV)的协同控制作为海洋开发和多机器人系统之间的交叉领域,近几十年来越来越受到研究人员和工程师的关注。目前,AUV协同控制理论体系尚处于构建之中,相关研究正面临诸多亟待解决的难题。文中对多AUV协同控制问题中的编队控制、协同导航和定位、协同路径规划、任务分配以及目标围捕等研究进行了全面调研,同时分析了编队控制的网络架构、协同策略以及其面临的约束等问题。最后讨论了未来可能研究的相关方向,为在复杂的海洋应用场景中合理利用AUV来完成各种水下任务提供相关参考。 展开更多
关键词 自主水下航行器 协同控制 编队控制 协同导航和定位 协同路径规划 任务分配
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翼型水下航行器的控制系统设计
20
作者 戴敬轩 高洁 熊囿铭 《南方农机》 2023年第19期133-135,共3页
【目的】为了使水下机器人在水下正常工作,必须有一个稳定的载体——水下航行器。要进行长期、稳定、可靠的水下环境监测,水下航行器应具有一定的灵活性和隐蔽性,并且能够稳定可控。【方法】课题组对比已有的水下航行器性能,参考四旋翼... 【目的】为了使水下机器人在水下正常工作,必须有一个稳定的载体——水下航行器。要进行长期、稳定、可靠的水下环境监测,水下航行器应具有一定的灵活性和隐蔽性,并且能够稳定可控。【方法】课题组对比已有的水下航行器性能,参考四旋翼无人机的控制特点,模仿蝠鲼造型,设计了一款翼型水下航行器。建立了动静坐标系,求出了水下航行器的空间运动方程,并针对欠驱动系统进行了船体分析,制作了控制系统结构图,根据控制需要选用PID控制算法进行了适当优化。为了验证设计效果,课题组等比例制作了一个翼型水下航行器,并进行了实验水池和户外的运行测试。【结果】艏摇阶跃响应在10 s时由2 rad旋转至4.8 rad,5 s~10 s之间的波动可忽略;PID控制器的阶跃响应能够实现较快速的收敛,大约需要8 s,基本达到了设计要求。【结论】设计的水下航行器具有一定隐蔽性,PID控制方法能对水下航行器实现控制,但PID控制方法对传感器的要求较高,所以运动控制器有进一步提升空间,后期将继续研究。 展开更多
关键词 翼型水下航行器 控制系统 运动建模
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