考虑模型偏差和时变扰动的水下机器人轨迹跟踪控制

本文针对考虑模型不确定性和时变外界环境扰动的水下机器人轨迹跟踪问题展开研究。首先基于水下机器人水平面运动学和动力学方程,结合有限时间控制方法设计一个有限时间扰动观测器用于对总扰动进行实时估计。随后基于反步滑模控制完成带扰动观测器的轨迹跟踪控制律设计,并采用二阶滤波器对虚拟控制信号进行过滤,增设滤波补偿系统用于保证滤波信号的精度。选择高增益扰动观测器和传统反步滑模控制器分别作为扰动观测器和控制器的对比项。最后在Matlab Simulink平台中进行了轨迹跟踪仿真实验。仿真结果表明,所设计的扰动观测器能够对总扰动实现快速且准确的观测估计,且水下机器人能够对目标轨迹能实现较好的跟踪效果。本文所设计的控制器可以使水下机器人快速地跟踪上目标轨迹,且相较于传统反步滑模控制器有着更小的跟踪误差。     

基于CAN总线的水下航行器分布式控制系统的研究与设计

论文将介绍一种应用于水下航行器的分布式控制系统的设计方法,该系统由中央控制单元、通讯部分和分布式控制器组成,具有连线简单、扩充方便、通讯稳定可靠、控制实时性高等特点.并对分布式控制器的硬件电路设计和控制软件作了阐述,该控制系统已应用于某大型水下航行器中,控制效果良好.     

GDROV运动控制中模糊滑模控制方法的研究

GDROV是用于堤坝探测的水下机器人,设计上属于开架式机器人,其精确的数学模型很难获得.本文采用模糊逻辑与滑模控制相结合的方法,通过模糊逻辑动态调整滑模控制器的指数趋近律的参数,对水下机器人进行控制,解决了滑模控制中所存在的抖振现象和数学模型的不精确问题.首先建立了GDROV的水动力模型,然后在滑模控制的基础上提出用模糊逻辑来动态调整滑模控制器的指数趋近律的参数,最后通过仿真试验和水池试验验证了该控制器对模型的不确定性和外部扰动具有较强的鲁棒性,以及良好的跟踪性.     

水下遥作业系统的协调控制的研究

针对带缆水下机器人和机械手组成的水下遥作业系统协调作用实现预期运动的问题,改进了传统的滑模控制算法,用模糊算法动态调节滑模控制器的指数趋近律的两个参数,达到削弱抖震的效果,较好地跟踪系统的轨迹,实现水下机器人和机械手的协调控制。结果表明基于模糊动态调整滑模指数趋近律的方法能够改进系统的控制性能,在机器人和机械手共同运动时能克服系统的误差和外界扰动,达到较好的控制效果。     

局部回归神经网络在水下机器人运动控制中的应用

探讨了水下机器人神经网络运动模型的结构,提出了带有局部回归结构的水下机器人神经网络控制器结构及预测控制的实现方法,给出了该神经网络的教师样本生成方法及学习方法,计算机仿真与水池实验结果验证了本文提出方法的有效性和可行性。     

水下机器人水动力性能分析与仿真

水下机器人在海洋勘测和军事侦探等领域具有重要作用。本文主要研究水下机器人水动力性能分析和仿真。通过分析静稳定性和动稳定性找出水下机器人处于自适应稳定下的充分必要条件。最后设计了水下机器人稳定仿真平台,通过实验结果表明,水下机器人自适应稳定运动可行。     

一种基于行为的自主/遥控水下机器人共享控制方法

自主/遥控水下机器人(ARV)是一种综合自主水下机器人和遥控水下机器人特点的新型水下机器人,融合ARV自主控制和操作人员遥控的共享控制是ARV控制的关键问题。针对ARV在环境探索任务中和目标观察任务中的共享控制,采用基于行为的控制思想,提出一种基于行为的ARV共享控制方法,包括实现环境探索的遥控行为、自主避障行为、以及实现目标观察的人机协同路径跟踪控制行为,通过设计的基于优先级的行为组织和融合方法,实现了ARV基于设计的行为以"人主机辅"模式执行环境探索继而以"机主人辅"模式执行目标观察过程的有效共享控制。基于构建的水下机器人共享控制仿真环境对设计的共享控制方法进行仿真实验,验证了提出的共享控制方法的有效性。     

基于改进GA优化的水下机器人航向鲁棒控制

基于某型号水下机器人水平面线性化模型,针对水下机器人系统存在的多种不确定因素,工作环境复杂多变的问题,采用混合灵敏度法设计水下机器人航向鲁棒控制器。在设计中,通过罚函数小生境遗传适应度值作为桥梁建立起遗传寻优与混合灵敏度参数之间的关系,构成多目标优化问题寻优加权函数。实验结果表明,所用方法可在保证系统较强鲁棒性的同时,又能兼顾时域指标和混合灵敏度加权函数频域要求,获得综合性能指标最优的鲁棒控制器,控制效果较好。     

基于水声通信的水下机器人协作技术研究

以水下机器人的控制与协调应用为背景,提出一种基于水声通信的水下机器人协作控制方法。本文首先对水声通信进行介绍,包括水声信道特点及调制方法,然后介绍水下机器人的协作方法,并给出水下机器人的整体设计,通信模块采用了水声通信中的OFDM技术,实验结果表明,该通信方法具有较低的误码率及较高的通信速率。     

面向模块化设计的水下机器人集群编队控制

针对在近海环境下,利用“以机代人”进行自主特种作业的实际需求,设计研发模块化可重构水下机器人,并提出一种基于领航者-虚拟结构的编队策略。首先针对几种不同的典型水下作业任务,依据重构方案设计异构水下机器集群;然后根据水平面三自由度运动学和动力学方程,推导水下机器人集群的动态误差模型;针对路径已知的集群编队问题提出领航者-虚拟结构策略,其中跟随者水下机器人采用基于通信时延补偿的滑模控制器进行跟踪。结果表明,该控制策略可以快速形成队形且轨迹误差小于5%。最后应用3种已开发完成的水下机器人,在可视化仿真平台中进行实验验证,证明该异构水下机器人集群编队方法合理高效。     

动力装置辅助系统集散控制研究

本文阐述了动力装置辅助系统计算机集散控制系统的功能原理,介绍了集散控制系统试验样机的软硬件设计及控制系统试验.该系统实现了动力装置辅助系统控制回路的管理、操作、显示的集中,同时实现了功能分散、负荷分散和危险分散,从而有利于提高辅助系统运行的安全可靠性.     

海上作业多用途工作船自动控制系统(二)——可调螺距桨控制的主推进装置

机动灵活性高是海上作业多用途船的特殊要求,因此,其主推进装置采用可调桨控制系统。本文结合VERC螺距控制系统的实例,介绍可调桨控制系统的优点,系统结构和控制的原理。     

有机朗肯循环发电机组控制系统设计

本文介绍了有机朗肯循环发电机组控制系统的组成,详细介绍了人机接口、数据采集和处理系统、汽轮机控制系统和发电机综合控制与保护系统四个部分的功能和设计思路。该系统具有高度的智能化,可以实现现场设备的无人值守。     

安全桥技术在散货控制系统中的应用

为了解决安全PLC及其配套设备的价格远远高于普通PLC系统的设备价格的问题,对原有的控制系统进行二次开发。通过使用安全桥技术,将安全IO模块与传统PLC系统设备无缝集成在一起,最终使得传统PLC系统具备了安全PLC的安全控制功能。以黄骅某港口自动化项目为背景,描述了安全桥技术在该项目中的实际应用。     

波浪补偿系统在自航绞吸挖泥船上的应用

针对自航绞吸挖泥船桥架波浪补偿系统,介绍波浪补偿油缸的作用,阐述蓄能器控制阀组的功能,分析系统的液压原理。为防止在极端情况下波浪补偿油缸出现损坏,专门配置桥架补偿控制系统。桥架波浪补偿系统可大幅提高自航绞吸挖泥船在波浪中的适应性、有效工作时间和施工效率。     

海上油田电源管理系统的设计与应用

介绍海上油田电源管理系统的控制功能、硬件构架以及通信手段，针对实际应用中出现的问题提出改进措施。改进后电源管理系统更趋完善，效果明显。     

统一混沌系统的脉冲鲁棒镇定

对统一混沌系统的鲁棒镇定问题进行了分析，采用脉冲控制方法对该类系统进行控制，利用Lyapunov函数得出受不确定扰动的统一混沌系统鲁棒镇定的充分条件，并且用数值仿真说明得到的充分条件是有效的。     

船用阀门遥控控制系统的设计

船舶营运的过程中需要借助于对管系中的阀门进行开、闭控制,来实现船舶正常姿态和货物正常装卸,如果阀门控制发生故障,将对人员生命安全和船舶正常营运产生重大影响。为此,开发了船用阀门遥控控制系统,根据船舶规范及船舶自动化的要求设计出基于组态软件和PLC的控制系统,编写了相应的PLC程序和人机界面程序。     

用CAN总线实现船舶中速机主机遥控系统介绍

较详细地介绍了用CAN总线实现中速机主机遥控系统的构成、功能及控制流程，经实船应用证实该系统结构简单、实时性好、运行稳定可靠。适用于带齿轮箱的中速柴油机的操纵控制。     

西门子6RA70型直流调速器在岸桥上的应用

介绍西门子6RA70型全数字式直流调速器在岸桥电控系统改造中的应用,包括系统设计、调速装置各功能模块使用、参数设置、调整方法等。通过此项电气改造后,岸桥的电气性能得到很大的提高。