DSRV运动控制中参数自寻优典型方法研究

摘要

深潜救生艇(DSRV)是目前使用最广、最有效的援潜救生工具，许多拥有潜艇的国家越来越重视DSRV的研制与开发。DSRV的运动控制系统是其顺利完成救援行动的基础，而运动控制系统的好坏很大程度上取决于控制算法的优劣。S面控制作为一种简单、适用的控制算法被多次应用在潜水器运动控制上，然而，其参数的固定或者简单的进行人工调节，使得在时变环境下控制效果不尽人意。本文旨在对DSRV运动控制中S面控制器参数自寻优典型方法进行研究。
　　 首先，论文根据深潜救生艇试验载体的结构、运动特点和执行器配置建立了基于牛顿-欧拉方程的试验载体数学模型，其目的是为参数自寻优S面控制器的调试提供一个仿真平台。
　　 然后，论文在分析S面控制器参数的基础上，总结人工调参的经验知识，利用模糊控制原理探讨了基于规则的参数自寻优方法，仿真试验和水池试验均表明该参数优化方法改善了S面控制器局部调整功能，控制效果有明显提高。
　　 其次，论文通过借鉴模型预测控制的基本思想，将预测模型、反馈校正与滚动优化引入到S面控制器中，探讨了基于模型的参数自寻优方法，并通过仿真试验验证了该参数自寻优算法的有效性。
　　 最后，论文在分析以上两种参数自寻优方法各自优缺点的基础上，将两种方法合理的结合，研究了基于预测模型的模糊参数自寻优方法，该方法利用预测模型为模糊推理提供超前的系统状态信息，有效地解决了模糊推理输入信息滞后的问题，也避免了滚动优化计算量大的难题。仿真试验表明了基于该方法的S面控制器控制效果优于模糊S面控制器。