文档介绍：摘要近几年来,随着对海洋资源的开发和利用,自主水下航行器���难芯砍晌�一个热门的领域。一方面,它可以减少人类下潜的危险,完成一些人类不能完成的任务,另一方面它可以随意地在海底畅游,获得更多人类和仪器无法观测的水下信息。目标跟踪研究是��际跹芯康娜鹊懔煊蛑�弧1疚恼攵訟�跟踪水平面运动目标的问题,采用了李亚谱诺夫和反步法结合的设计思想,设计目标跟踪控制器,以解决欠驱动���偎�矫婺勘旯旒5目刂莆侍狻��目标跟踪的研究,对于声纳探测、水下作战、海上安全作业及海洋开发等领域有着广泛的应用价值。本论文主要从以下方面对��勘旮�傥侍饨�辛搜芯浚�首先,数学模型的建立,包括��硕��!⒒肪掣扇拍P秃湍勘暝硕�P汀���硕��0�ㄗ�晗怠��推进器模型和六自由度模型;环境干扰模型主要研究了海流模型;目标运动模型包括匀速��模型、匀加速��模型和联合转弯��模型。其次,基于卡尔曼滤波理论对目标运动状态进行估计。首先讨论了估计和滤波的基本理论;然后分别研究了卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波和变维��卡尔曼滤波的原理与算法;最后基于以上三种不同的卡尔曼滤波算法,针对几种不同的典型目标运动模型,对目标的运动状态做出了估计仿真。再次,在欠驱动��P偷幕�∩希�杓颇勘旮�倏刂破鳌J紫忍致哿四勘�跟踪分类问题和约束条件;然后建立欠驱动��脑硕�Ш投�ρ�P停�⒍阅�反步法控制原理,采用非线性控制理论中的反步法思想和李亚谱诺夫相结合的方法,设计目标跟踪控制器,并详细研究了控制器的设计过程,给出了控制器的微分最后,采用欠驱动��P停��蒙杓频哪勘旮�倏刂破鳎�阅勘暝硕�旒�进行仿真,并给出了目标轨迹跟踪图和误差变量的仿真图,根据仿真结果,可以验证针本文中设计的目标跟踪控制器,在欠驱动��P偷幕�∩希�梢远阅勘暝�动轨迹进行跟踪的可行性和可靠性。关键词:目标跟踪模型;卡尔曼滤波;目标运动估计;欠驱动���反步法海洋环境下��勘旮�倏刂蒲芯�标运动轨迹进行规划,计算出���倌勘旯旒K�璧牟慰***俣龋唤幼牛�芯苛�方程组。
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共同的控制问题,在这种情况下,我们可以把它们归纳为唧【�。目前,世界上有第�滦髀���课题的背景与意义�����人类进入�世纪,陆地上的资源已经开发殆尽,在人类还没找到可再生能源之前,海洋作为尚未被开发的处女地,已成为国家战略竞争的焦点,因而也成为高技术研究的重要领域【�。海洋中蕴含着丰富的矿产资源和生物资源,而占地球面积�%的海洋是公共区域,这部分区域内的资源不属于任何国家,如果哪个国家有技术实力,就可以独享这块资源,独立开发这块区域。为了长期保持对海洋的开发,水下航行器成为在海洋勘探和开采中最有前途的工具之一,水下航行器作为海洋探索和开发的一种高科技工具,在海洋的未来开发中起着重要的作用,因此各个国冢水下航行器是一种具有智能功能的水下潜器,国内外专家根据智能化程度和使用需求,将水下航行器划分为四类:即拖曳式水下航行器���������、遥控式水下航行器����������、无人水下航行器����������和自治水下航行器����������������需要通过与水面舰艇或潜艇相连的缆绳进行控制,缆绳的作用在于为其提供动力和让其始终处在人的控制范围之内;而��峭耆玣�治的,仅依赖自身携带的动力系统和智能系统,这两类水下航行器有时会面临一些许多国家在开发和研究水下航行器,除美国外,还有一些机器人技术比较发达的国家,如日本、俄罗斯、英国、德国和挪威等相继发明了智能程度更高、动作更为灵活的军用机器人;在我国,水下航行器在海洋勘探、海洋工程、水下救助以及水下探测和检测等方面的研究从来没有停止过,也产生了较好的经济和社会效益【�。水下航行器的开发和研究,避免了潜水员在水下作业时能见度低、作业强度大和作业质量效率低等缺点。水下航行器被广泛应用于水中兵器试验、海洋工程、水下考古、水库及水电站、水下防护救援、海底打捞等领域,可完成水下目标识别、录像、水下沉物打捞、海底电缆检测与维修、水下障碍物爆破等任务。一些军事强国还将水下航行器应用于未来战争,利用水下航行器探测水雷、扫雷、攻击敌舰等。随着��挠τ梅段г嚼丛焦悖�訟�的研究也越来越深入。��目刂浦饕�涉及决策与