UUV近距離相對運動的模型預測控制方法研究.pdf

1、隨著人類對海洋探索的逐漸深入，UUV在民用和軍事領域的應用越發(fā)廣泛，在UUV作業(yè)完成后，需要對其實施回收進行數(shù)據(jù)下載和能源補充等。近些年來，進一步考慮到隱蔽和安全因素，UUV回收方式逐漸由人工干預的方式向自主回收的方式轉(zhuǎn)變，所以在回收過程中對UUV的運動控制要求也更加苛刻。
　　本文首先建立固定坐標系和運動坐標系，結合UUV的運動特性，建立UUV的運動學方程；然后對UUV進行受力分析，包括水動力、靜力、執(zhí)行機構及干擾，并結合動力學

2、知識，給出UUV空間六自由度運動方程；對UUV基本運動設計了仿真實驗論證了所建立的模型的準確性。然后，根據(jù)運動母船背馱搭載自主回收UUV方式設計數(shù)值模擬方案，通過計算流體動力學軟件Fluent對所設計的方案進行數(shù)值模擬，并分析數(shù)據(jù)，總結在該過程中UUV與母船近距離相對運動時所受的水動力干擾規(guī)律，并根據(jù)該水動力干擾規(guī)律對UUV模型中的垂向運動和縱傾運動進行一定修正，并給出該過程中的約束條件。其次，對UUV垂直面模型進行處理，給出在近距離相

3、對運動過程中變深控制的預測模型；考慮到在UUV近距離相對運動過程中由于存在水動力干擾，采用可在線優(yōu)化的模型預測控制方法，設計了基于人工蜂群優(yōu)化的約束模型預測控制器，其中人工蜂群優(yōu)化算法主要對QP問題進行求解；根據(jù)Lyapunov理論證明所設計控制器的穩(wěn)定性；設計了仿真實驗論證了上述所設計的控制器在UUV變深運動中的控制效果。最后，對UUV水平面模型進行處理，給出在近距離相對運動過程中跟蹤運動母船控制的預測模型；考慮到對非線性時變系統(tǒng)離散