学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

潜艇空间运动的控制问题研究

作　者: 杨冬成
导　师: 郑艳
学　校: 东北大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 潜艇 滑模控制 Backstepping 自适应控制 全程滑模 鲁棒性 快速性 抖振
分类号: U674.76
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 50次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


潜艇是军队重要的军事力量,在现代战争中发挥着不可替代的作用。自潜艇诞生以来,各个国家都在致力于潜艇的研究,以提高其战术技术性能。在众多的性能指标中,良好的操纵性,是达成部队战术目的的关键,对潜艇战术性能的发挥起着重要作用。潜艇的运动具有强耦合、严重非线性的特点,这就使得对潜艇的控制成为难点。为提高潜艇操纵水平,本文应用多种控制方法展开了研究,主要工作如下：在深入分析了潜艇运动的基础上,根据潜艇本身的结构特点和物理学原理及运动效果,对潜艇运动方程进行了合理的简化。从而得到了简化了的潜艇运动的水平面运动方程和垂直面运动方程,以用于潜艇控制器设计的研究。潜艇在近水面的机动包括转向、潜浮等机动动作。针对潜艇运动特点,设计了基于Backstepping的滑模控制器。然后,将设计的控制器用于对潜艇的机动过程进行控制仿真,并与普通滑模控制器下的控制效果进行了对比。仿真结果表明所设计的控制器比一般滑模更具优点,在充分发挥滑模控制的强鲁棒性的同时,且缩短了控制时间,控制力矩的变化也比较平稳,能够保证潜艇机动过程中的性能要求。针对潜艇运动的强非线性和外部上界确定的干扰,设计了具有更强鲁棒性的全局滑模控制器。针对不确定干扰,设计了自适应估计环节,对干扰上界进行在线估计。最后加入了模糊环节,设计了模糊自适应全程滑模控制器,更好的起到快速消抖的目的。其仿真结果进一步验证了滑模控制算法的有效性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-22
  1.1 课题背景及研究意义  10
  1.2 国内外潜艇控制系统的研究和发展状况  10-15
  1.3 滑模控制的基本理论及发展历程  15-21
    1.3.1 滑模控制简介  15
    1.3.2 滑模控制的发展过程  15-16
    1.3.3 滑模控制的基本原理  16-17
    1.3.4 滑模控制的不变性  17-18
    1.3.5 滑模控制的主要研究方向  18-21
  1.4 本文的主要工作  21-22
第二章 潜艇运动模型  22-32
  2.1 潜艇的近水面运动分析  22-23
    2.1.1 ITTC固定坐标系  22-23
    2.1.2 ITTC随船坐标系  23
    2.1.3 模型假设  23
  2.2 潜艇空间运动的数学模型  23-31
    2.2.1 标准数学模型  24-26
    2.2.2 潜艇空间运动仿真模型  26-29
    2.2.3 潜艇空间运动设计模型  29-31
  2.3 本章小结  31-32
第三章 潜艇控制系统的Backstepping滑模控制  32-44
  3.1 Backstepping的原理及设计方法  32-35
    3.1.1 Backstepping的基本原理  32-33
    3.1.2 Backstepping的设计方法  33-35
  3.2 滑模控制器的设计  35-36
    3.2.1 水平面运动滑模控制器的设计  35
    3.2.2 垂直面运动滑模控制器的设计  35-36
  3.3 Backstepping滑模控制器的设计  36-38
    3.3.1 水平面运动方向  36-38
    3.3.2 垂直面运动方向  38
  3.4 仿真与分析  38-43
    3.4.1 水平面运动仿真  38-40
    3.4.2 垂直面运动仿真  40-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章 潜艇控制系统的自适应全局滑模控制  44-58
  4.1 潜艇控制系统的全局滑模控制  44-45
    4.1.1 控制器设计  44-45
    4.1.2 稳定性分析  45
  4.2 自适应全局滑模控制器设计  45-47
  4.3 模糊自适应全局滑模控制  47-49
    4.3.1 模糊变量的论域及其隶属函数  47-48
    4.3.2 控制规则  48-49
    4.3.3 控制输出  49
  4.4 仿真研究  49-56
    4.4.1 全局滑模控制  50-54
    4.4.2 自适应全局滑模控制  54-56
    4.4.3 模糊自适应全局滑模控制  56
  4.5 本章小结  56-58
第五章 结论与展望  58-60
  5.1 结论  58
  5.2 展望  58-60
参考文献  60-64
致谢  64-66
附录A  66-67

相似论文

  1. 陀螺稳定吊舱控制系统稳定回路设计与研究,V241.5
  2. 三轴稳定卫星姿态控制方法研究,V448.22
  3. 卫星姿态的磁控制方法研究,V448.222
  4. 航天器姿态动力学系统鲁棒自适应控制方法研究,V448.22
  5. 角加速度控制系统设计研究,TP273
  6. 分离镜系统的滑模变结构控制及抖振抑制,TP273
  7. 一类欠驱动Lagrangian系统的最优同步控制,TP13
  8. 自适应模糊控制算法研究及其实现,TP273.4
  9. 近壁面环境下UUV回收过程的自适应控制方法研究,TP273
  10. 基于甘油跨膜运输混杂动力系统的鲁棒性与辨识,TQ223.162
  11. 机器人轨迹跟踪控制算法研究,TP242
  12. 基于模糊区分矩阵的区间信息系统属性约简,O159
  13. 交流异步电动机模糊自适应软起动控制的研究,TM343
  14. 面向关系数据库的数字水印技术研究,TP309.7
  15. 基于神经网络的自适应噪声主动控制研究,TP183
  16. 滑模变结构控制消抖及终端滑模面设计研究,TP13
  17. 基于COCM的除草机视觉定位研究,TP391.41
  18. 煤矿供电防越级跳闸保护系统的应用研究,TM732
  19. 基于滑模控制器的永磁同步电机矢量控制系统研究,TM341
  20. 具有动态输入输出互联性之关联系统的分散跟踪控制,O231

中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 各种船舶 > 军用舰艇（战舰） > 潜水艇
© 2012 www.xueweilunwen.com