| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 1 绪论 | 第12-38页 |
| 1.1 研究背景 | 第13-23页 |
| 1.1.1 海洋机器人概述 | 第13-17页 |
| 1.1.2 水下机器人的主要用途 | 第17-18页 |
| 1.1.3 水下机器人的主要研究方向 | 第18-22页 |
| 1.1.4 小结 | 第22-23页 |
| 1.2 相关研究综述 | 第23-32页 |
| 1.2.1 水动力建模方法研究综述 | 第23-25页 |
| 1.2.2 水下机器人控制方法研究综述 | 第25-32页 |
| 1.2.3 小结 | 第32页 |
| 1.3 论文主要研究工作 | 第32-37页 |
| 1.3.1 本文研究思路 | 第33-35页 |
| 1.3.2 文章组织结构 | 第35-37页 |
| 1.4 本章小结 | 第37-38页 |
| 2 水下机器人建模 | 第38-50页 |
| 2.1 基础简介 | 第38-39页 |
| 2.2 航行器运动学分析 | 第39-41页 |
| 2.3 航行器刚体运动分析 | 第41-43页 |
| 2.4 航行器水动力学分析 | 第43-47页 |
| 2.4.1 回复力 | 第44页 |
| 2.4.2 附加质量 | 第44-45页 |
| 2.4.3 阻尼 | 第45-47页 |
| 2.5 环境干扰 | 第47页 |
| 2.6 推进器建模 | 第47-48页 |
| 2.7 六自由度水动力模型 | 第48-49页 |
| 2.8 本章结论 | 第49-50页 |
| 3 CISCREA水下机器人数值模型辨识 | 第50-76页 |
| 3.1 刚体惯性矩阵计算 | 第50-53页 |
| 3.2 附加质量矩阵计算 | 第53-60页 |
| 3.2.1 WAMIT计算CISCREA附加质量 | 第54-57页 |
| 3.2.2 MCC计算CISCREA附加质量 | 第57-58页 |
| 3.2.3 CISCREA附加质量结果对比分析 | 第58-60页 |
| 3.3 阻尼计算 | 第60-76页 |
| 3.3.1 默尔森公式阻尼分析 | 第61-63页 |
| 3.3.2 ANSYS-CFX对CISCREA水下机器人的阻尼估计 | 第63-67页 |
| 3.3.3 STAR-CCM+对CISCREA水下机器人的阻尼估计 | 第67-70页 |
| 3.3.4 STAR-CCM+旋转阻尼分析 | 第70-73页 |
| 3.3.5 阻尼结果对比 | 第73-76页 |
| 4 CISCREA水下机器人数值模型验证 | 第76-92页 |
| 4.1 实验设计 | 第76-83页 |
| 4.1.1 系柱推力 | 第76-79页 |
| 4.1.2 实验原理 | 第79-83页 |
| 4.2 实验分析 | 第83-84页 |
| 4.3 实验结果 | 第84-88页 |
| 4.4 四自由度模型 | 第88-89页 |
| 4.5 艏摇运动模型 | 第89-90页 |
| 4.6 本章小结 | 第90-92页 |
| 5 水下机器人鲁棒控制方法研究 | 第92-118页 |
| 5.1 鲁棒控制原理 | 第93-102页 |
| 5.1.1 H_∞鲁棒分析基础 | 第94-99页 |
| 5.1.2 Riccati方程综合H_∞控制器 | 第99-100页 |
| 5.1.3 LMI方法综合H_∞控制器 | 第100-102页 |
| 5.2 CISCREA水下机器人控制方法 | 第102-110页 |
| 5.2.1 艏摇模型线性化 | 第103-107页 |
| 5.2.2 H_∞鲁棒控制方法 | 第107-110页 |
| 5.2.3 PID控制方法 | 第110页 |
| 5.3 CISCREA艏摇控制器设计 | 第110-114页 |
| 5.3.1 Hoo艏摇控制器 | 第111-114页 |
| 5.3.2 PID艏摇控制器 | 第114页 |
| 5.4 CISCREA艏摇控制仿真 | 第114-116页 |
| 5.5 本章小结 | 第116-118页 |
| 6 CISCREA H_∞艏摇鲁棒控制器实验 | 第118-142页 |
| 6.1 CISCREA水下机器人实验平台介绍 | 第119-122页 |
| 6.1.1 CISCREA机器人简介 | 第119-121页 |
| 6.1.2 CISCREA机器人主要结构参数 | 第121-122页 |
| 6.2 CISCREA全数值线性H_∞艏摇鲁棒控制器 | 第122-132页 |
| 6.2.1 卡尔曼滤波器旋转角速度估计 | 第123-126页 |
| 6.2.2 电磁罗盘延迟补偿器设计 | 第126-131页 |
| 6.2.3 全数值线性H_∞鲁棒补偿控制方案 | 第131-132页 |
| 6.3 CISCREA H_∞艏摇控制器海上实验 | 第132-138页 |
| 6.3.1 CNRS 6285水池实验 | 第133-135页 |
| 6.3.2 CISCREA水下机器人海上实验 | 第135-138页 |
| 6.4 水下机器人虚拟仿真环境 | 第138-139页 |
| 6.5 本章小结 | 第139-142页 |
| 7 总结与展望 | 第142-145页 |
| 7.1 全文总结 | 第142-144页 |
| 7.2 未来研究展望 | 第144-145页 |
| 参考文献 | 第145-153页 |
| 附录 | 第153-179页 |
| A 水下机器人运动模型数学基础 | 第153-162页 |
| A.1 欧拉角 | 第153-155页 |
| A.2 四元数 | 第155-156页 |
| A.3 动力学基础 | 第156-158页 |
| A.4 六自由度刚体运动方程 | 第158-159页 |
| A.5 科氏力 | 第159页 |
| A.6 回复力 | 第159-160页 |
| A.7 附加质量公式 | 第160-161页 |
| A.8 附加质量科氏力 | 第161页 |
| A.9 阻尼系数 | 第161-162页 |
| B 模型辨识 | 第162-169页 |
| B.1 CISCREA机器人惯性矩阵计算PRO/E报告输出 | 第162-164页 |
| B.2 CISCREA附加质量分析WAMIT配置 | 第164-169页 |
| C 鲁棒控制原理 | 第169-173页 |
| C.1 范数 | 第169-173页 |
| C.2 LFT | 第173页 |
| D 艏摇实验 | 第173-179页 |
| D.1 鲁棒控制器综合过程输出报告 | 第173-175页 |
| D.2 艏摇鲁棒控制器连续系统实现 | 第175页 |
| D.3 CISCREA核心代码 | 第175-179页 |
| 致谢 | 第179-180页 |
| 个人简历 | 第180-181页 |
| 发表的学术论文 | 第181-182页 |
