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文檔簡介
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
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