基于改进PID算法水下潜航器运动控制的研究

摘要

水下潜航器是海洋开发的重要工具,它在海洋调查,资源勘探以及军事领域有着广泛的应用前景。针对水下潜航器运动控制的复杂性,提出一种改进PID算法的智能控制策略,将模糊控制以及BP神经网络与传统PID控制相结合,使控制参数随水下复杂的工作环境而变化,实现对潜航器水下运动的自适应有效控制。
　　本文以中船重工710所水下打捞器机器人为研究对象,分析了潜航器的结构和运行环境,根据潜航器水下实际运动特性,将六自由度运动简化为四自由度运动,并且将运动控制进一步分解为水平面和垂直面的运动,建立了水平面和垂直面的空间运动方程,给出了固定坐标系与运动坐标系的转换方法。在此基础上,研究了传统PID算法、模糊PID算法以及BP神经网络PID算法在潜航器运动控制中的应用,并在MATLAB/SIMULINK中进行了运动控制的建模和仿真,仿真结果表明:模糊PID控制比传统PID控制具有较好的适应性,其控制性能明显优于PID;对于非线性系统, BP神经网络在抗干扰性等方面比传统PID控制优越。
　　论文最后对基于X86架构的PC104控制器平台进行了介绍,开发了基于wince5.0嵌入式操作系统的底层控制应用程序,完成了wince下的潜航器运动控制的界面设计。

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引言

1 绪论

1.1 概述

1.2 水下潜航器的研究综述

1.3本文研究内容及其方法

1.4 本章小结

2 ROV运动控制模型的确立

2.1水下潜航器的结构及性能参数

2.2 空间运动建模

2.3 空间运动方程

2.4本章小结

3 水下潜航器PID控制

3.1 PID控制

3.2 水平面运动PID控制

3.3 纵垂面运动PID控制

3.4 潜航器自主控制仿真

3.5 本章小结

4智能PID控制

4.1智能控制理论

4.2模糊PID控制器设计及仿真

4.3 BP神经网络PID设计及仿真

4.4 本章小结

5潜航器嵌入式系统设计

5.1控制器硬件概述

5.2潜航器嵌入式系统

5.3 本章小结

6总结和展望

6.1总结

6.2展望

参 考 文 献

后记

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著