基于雙目視覺的UUV自主尋的控制方法研究.pdf

1、水下視覺系統(tǒng)能夠在近距離范圍內(nèi)為無人水下航行器（UUV）提供高分辨率、高精度且較為完整的外界環(huán)境信息，因此其在越來越多的水下作業(yè)任務中得到了廣泛的應用。常見的UUV應用水下視覺技術(shù)完成的水下作業(yè)任務主要有：水下對接、回收入塢、目標跟蹤、目標拍攝、導航定位等。UUV安裝水下雙目視覺系統(tǒng)后，能夠像人眼一樣捕獲并提供給 UUV高精度的目標物視覺測量信息，若結(jié)合有效的視覺控制器構(gòu)成視覺控制系統(tǒng)，則可導引并控制UUV成功抵近水下目標物。
　

2、　本課題以UUV自主抵近水下目標物并抵達作業(yè)工具的作業(yè)范圍為背景，開展近距離范圍內(nèi)基于雙目視覺的UUV自主尋的控制方法研究。本文的主要工作如下：
　　首先，建立了UUV六自由度空間運動學及動力學模型；分析了其所受的附加質(zhì)量、水動力（矩）和恢復力（矩），給出了其推力模型及推力分配；討論了UUV動力學模型的特性。
　　其次，介紹了UUV雙目視覺系統(tǒng)的組成及其在UUV上的安裝方案；通過三維重構(gòu)計算得到目標物特征點的三維坐標，考慮到

3、 UUV實際要抵達的作業(yè)位置并不是目標物的三維位置，根據(jù)UUV作業(yè)需求以及目標物位置與UUV實際作業(yè)位置之間的約束關系，通過坐標變換得到UUV期望的三維作業(yè)位置給定。
　　然后，針對位置給定型 UUV雙目視覺控制問題，設計了三種控制器：1）假設UUV動力學模型精確已知并且系統(tǒng)不受外界干擾時，設計了帶有恢復力補償?shù)腜D控制器，給出了控制器的穩(wěn)定性證明；2）假設UUV不確定模型參數(shù)上界及未知外界定常擾動作用點均為已知時，設計了魯棒自適

4、應PID控制器，提出了保證控制器穩(wěn)定的定理，并給出了定理的證明；3）假設UUV不確定模型參數(shù)上界已知和未知外界定常擾動作用在 UUV幾何中心時，設計了雙閉環(huán)自適應滑?？刂破?，為了消除傳統(tǒng)滑?？刂破鞯亩墩瘳F(xiàn)象，提出了一種無抖振雙閉環(huán)自適應滑?？刂破鳎摽刂破鞑恍枰阎猆UV不確定模型參數(shù)的上界，并利用Lynapunov穩(wěn)定性理論與Barbalat引理分別證明了改進前和改進后的雙閉環(huán)自適應滑模控制器的穩(wěn)定性。
　　最后，通過仿真案例對