基于反步法的欠驱动吊艇架主动式减摆控制

针对欠驱动的三维吊艇架系统,提出了基于反步法的主动式减摆控制方法。建立了三维吊艇架系统的动力学模型,采用反步法设计了吊艇架的减摆控制装置,和其他船用吊艇架的减摆控制相比,采用主动式减摆,结构紧凑,且对负载质量和吊绳长度不确定的情况下,依然可实现对吊艇摆动的有效抑制。仿真结果表明了该减摆控制器有着良好的减摆效果。     

Monocular visual servo-based stabilization control of underactuated unmanned surface vehicle北大核心CSCD

［Objectives ］ Aiming at the accurate posture stabilization problem of an under-actuated unmanned surface vehicle (USV) in GPS-denied environments, a monocular visual servo stabilization control scheme is proposed based on homography.［Methods］By virtue of the homography decomposition technique, posture errors with an unknown scale factor are directly reconstructed from current and desired images, which thoroughly removes the calibration of extrinsic camera parameters and priori information on visual targets; with respect to the under-actuation constraint, a periodic function to persistently excite the yaw angle is incorporated into the continuous time-variant output feedback controller, allowing the USV to be stabilized in the absence of image depth, movement velocities and model parameters.［Results］Under the framework of the Lyapunov theory, the closed-loop visual servo system of the USV is rigorously proven to be asymptotically stable by Barbalat lemma.［Conclusions］By installing an onboard monocular camera, USV posture errors can be precisely stabilized with the aid of the proposed visual servo strategy, providing significant technique support for practical applications including docking, berthing, dynamic positioning, etc. © 2022 Journal of Clinical Hepatology. All rights reserved.     

Global Inverse Optimal Tracking Control of Underactuated Omni-directional Intelligent Navigators (ODINs)

This paper presents a design of optimal controllers with respect to a meaningful cost function to force an underactuated omni-directional intelligent navigator (ODIN) under unknown constant environment...     

干扰及参数扰动条件下的航迹镇定滑模控制

以欠驱动船舶船迹控制应用为背景,提出一种在外界干扰和参数扰动条件下的船舶镇定滑模控制算法。为有效抑制常规滑模控制器的抖振,提高在受到外部环境干扰和参数摄动时的鲁棒性,提出基于BP神经网络的非线性自抗扰滑模控制算法。仿真结果表明,该方法能够有效应对风流干扰,具有很好的鲁棒性。     

欠驱动船舶水面的非线性数学模型及跟踪控制

以欠驱动船舶水面的跟踪控制为研究对象,介绍船舶的数学模型和运动方程建模,以及船舶在水平面上3个自由度的运动方程,并且对船舶可能受到的风、浪、流等干扰进行分析。最后,提出一种自抗扰船舶航向控制方法,在该方法中,运用遗传算法对控制参数进行优化处理。实验结果表明,该自抗扰控制方法具有较高的抗干扰能力和较强的鲁棒性。     

水下机器人自救系统的研制

详细介绍某型探测AUV自救系统的实现情况.着重从可靠性、低功耗、小型化等相关关键技术出发,探讨水下机器人自救系统实现的原理、方案没计及方案具体实现等.     

水下直升机运动稳定性分析

文章分析一种新型超机动飞碟形的自主式潜水器—水下直升机的运动稳定性,以实现其在海底复杂的作业任务。采用AYASYS-CFX计算流体力学的仿真模拟技术,分析飞碟形的水下直升机在水平面的机动性和垂直面的运动稳定性等水动力关键技术问题。采用多种数值水池模拟的方法,包括直(斜)航运动和圆池旋臂运动等模拟方法,以计算水下直升机的水动力的稳定性导数、水动力(矩)、随攻角变化的压力中心和阻升比等。在设计航速1 kn的情况下,采用Routh线性水动力导数组成的运动稳定性数学模型,分析其水平及垂直面上的运动稳定性。计算结果说明,水下直升机在水平面上回转运动具有战术直径接近零的超机动能力,同时,在垂直面上具有优于传统鱼雷形潜水器的运动稳定性。     

AUV自救系统关键技术分析

结合国内某型自冶水下机器人自救系统的研制,介绍其组成及功能,分析该系统关键技术,针对目前国内外自救系统水声通信和释放机构可靠性不高的特点,通信上采用多频率编码,释放机构采用以电螺线管驱动为中心的杠杆结构,工程样机试验验证了该系统的有效性.     

四元数在水下航行体运动建模中的应用

针对一类以控制力矩陀螺（CMG）为姿态控制执行机构的水下航行体,考虑到其大角度机动时姿态描述矩阵可能会出现奇异的问题,建立了与其相适应的运动模型.首先,通过引入四元数来建立运动学方程,并给出四元数与欧拉角之间的关系.随后,在建立动力学方程时,将水下航行体视为由水下航行体和CMG组成的多刚体系统,并使用四元数来代替动力学方程中的欧拉角项.最后,使用龙格库塔法对所建立的模型进行仿真.仿真结果表明,所建立的模型能有效避免使用欧拉角方法建立模型时所产生的奇异问题.     

欠驱动AUV水平面运动的镇定控制设计

通过对欠驱动AUV的水平面三自由度运动方程和轨迹方程的简化分析,设计了一种镇定控制律。基于全局微分同胚坐标变换将欠驱动AUV的数学模型转化为级联形式的非线性系统,并证明了原系统的镇定问题可简化为级联子系统的镇定问题。通过状态反馈控制研究得到镇定控制律,证明了控制律的收敛性,并且进行了镇定仿真实验演示。仿真结果表明控制律的有效性,能够在任意初始条件下实现镇定控制。