水下机器人运动姿态控制技术研究
| 摘要 | 第2-4页 |
| abstract | 第4-5页 |
| 1 绪论 | 第9-21页 |
| 1.1 研究的背景及意义 | 第9页 |
| 1.2 水下机器人的分类 | 第9-10页 |
| 1.3 遥控式水下机器人国内外研究概况及发展趋势 | 第10-16页 |
| 1.3.1 国外ROV研究现状 | 第11-14页 |
| 1.3.2 国内ROV研究现状 | 第14-16页 |
| 1.4 水下机器人运动控制技术综述 | 第16-18页 |
| 1.4.1 传统PID控制 | 第17页 |
| 1.4.2 自适应控制 | 第17页 |
| 1.4.3 模糊控制 | 第17-18页 |
| 1.4.4 滑模控制 | 第18页 |
| 1.4.5 人工神经网络控制 | 第18页 |
| 1.5 研究的主要内容 | 第18-19页 |
| 1.6 论文的章节安排 | 第19-21页 |
| 2 水下机器人运动控制系统 | 第21-30页 |
| 2.1 总体结构和功能要求 | 第21页 |
| 2.2 运动控制系统总体设计方案 | 第21-23页 |
| 2.3 传感器以及步进电机PWM调试 | 第23-26页 |
| 2.3.1 9轴姿态传感器 | 第23-24页 |
| 2.3.2 单片机输出PWM波控制电机 | 第24-26页 |
| 2.4 模拟运动控制系统的组成及平台搭建 | 第26-29页 |
| 2.4.1 3自由度的旋转云台及电机选型 | 第26-27页 |
| 2.4.2 模拟运动控制平台结构设计 | 第27-28页 |
| 2.4.3 地面操控台结构设计 | 第28-29页 |
| 2.4.4 模拟运动控制系统的搭建 | 第29页 |
| 2.5 小结 | 第29-30页 |
| 3 水下机器人运动模型及仿真分析 | 第30-47页 |
| 3.1 坐标系及运动参数 | 第30-33页 |
| 3.1.1 固定坐标系和运动坐标系 | 第31页 |
| 3.1.2 固定坐标系和运动坐标系的转换 | 第31-32页 |
| 3.1.3 运动参数定义 | 第32-33页 |
| 3.2 平面运动假设理论 | 第33页 |
| 3.3 六自由度空间运动方程 | 第33-34页 |
| 3.4 空间运动受力分析 | 第34-40页 |
| 3.4.1 重力和浮力 | 第34-35页 |
| 3.4.2 水下推进器推力 | 第35-36页 |
| 3.4.3 流体水动力 | 第36-40页 |
| 3.5 水下机器人运动控制方程 | 第40-46页 |
| 3.5.1 垂直面运动方程的简化式 | 第41-42页 |
| 3.5.2 垂直面运动控制模型及其仿真 | 第42-44页 |
| 3.5.3 水平面运动控制简化式 | 第44-45页 |
| 3.5.4 水平面运动控制模型及其仿真 | 第45-46页 |
| 3.6 本章小结 | 第46-47页 |
| 4 水下机器人PID控制 | 第47-55页 |
| 4.1 模拟PID控制 | 第47-48页 |
| 4.2 数字PID控制 | 第48-50页 |
| 4.2.1 位置式PID控制 | 第48-49页 |
| 4.2.2 增量式PID控制 | 第49-50页 |
| 4.3 PID控制器设计及其仿真 | 第50-53页 |
| 4.3.1 纵倾角的闭环控制系统及其仿真 | 第51-52页 |
| 4.3.2 艏向角的闭环控制系统及其仿真 | 第52页 |
| 4.3.3 深度的闭环控制系统及其仿真 | 第52-53页 |
| 4.4 本章小结 | 第53-55页 |
| 5 水下机器人模糊PID控制 | 第55-68页 |
| 5.1 模糊控制 | 第55-57页 |
| 5.1.1 模糊控制基本工作原理 | 第55页 |
| 5.1.2 模糊控制器的结构 | 第55-57页 |
| 5.2 模糊PID控制 | 第57-63页 |
| 5.2.1 模糊PID控制器原理 | 第57页 |
| 5.2.2 模糊 PID 控制器的结构 | 第57-58页 |
| 5.2.3 模糊PID控制器的设计 | 第58-62页 |
| 5.2.4 模糊PID控制算法流程图 | 第62-63页 |
| 5.3 模糊PID控制系统的仿真 | 第63-67页 |
| 5.3.1 两型控制器对纵倾角的控制性能及对比 | 第63-65页 |
| 5.3.2 两型控制器对艏向角的控制性能及对比 | 第65-66页 |
| 5.3.3 两型控制器对深度的控制性能对比 | 第66-67页 |
| 5.4 本章小结 | 第67-68页 |
| 6 总结与展望 | 第68-71页 |
| 6.1 总结 | 第68页 |
| 6.2 展望 | 第68-71页 |
| 参考文献 | 第71-74页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文与专利 | 第74-75页 |
| 致谢 | 第75-78页 |
