文档介绍：哈尔滨工程大学
硕士学位论文
AUV神经网络水平面航迹跟踪控制研究
姓名:汤莉
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:夏国清
20090301
摘要控制器山参数坳、、决定着捧制效果,其控制效果不依赖于这模型水动力不确定性的系统。诮婧叫惺保丛拥暮A鞲扇沤其航迹跟踪控制更加困难。本文为提高郊?刂频木沸浴⒙嘲粜院稳定性,对神经网络控制理论,以及它在较蚩刂葡低澈秃郊8傧统中的应用进行了深入的分析和研究。针对基于泰勒级数展丌而建立的航向控制系统线性模型会带来系统误差的问题,依据占淞杂啥仍硕P停⒘薃航向控制系统非线性模型,以及在海流、海浪干扰环境下包含系统模型参数不确定性的较蚩刂葡低衬P汀针对常规算法的收敛速度慢的缺点,提出一种在神经网络的误差反传权值修率痹黾右桓龅髡鞯姆椒ǎ档土送绲牧槊舳取8玫髡鹘全局反传式网络变成局部反传式网络,使网络的学习速率有一定提高。为提高较蚩刂葡低骋种坪A鞯然肪掣扇诺哪芰Γ攵猿9婵刂器在工况改变的情况下控制性能变差的缺点,设计了带衡量因子的动态网络航向控制器。仿真结果表明,这种神经网络控制器在一定程度上满足了谝欢ê剿傧碌幕G螅腋弑甘视ο低匙陨硖匦愿谋洳干扰和抑制海流等外界环境干扰的能力。时控制中仍然存在反应缓慢的缺点,提出用神经网络与刂破飨嘟岷的混合控制器来对龊较蚩刂啤8没旌峡刂破髦欢栽械某9鍼的定状念响应到整个控制动作上。虽然神经网络通过氖涑隼囱把盗罚但它不是募虻ジ粗啤<尤隤控制器是为了增强系统的稳定性,控制器的主要性能决定于神经网络。神经新绾蚉混合控制器的性能明碌优于刂破鳌U馐歉晕6杂谏窬绾蚉混合控制器,其不像自主式水下潜航器且桓龅湫偷木哂蟹窍咝浴Ⅰ詈闲院驮硕针对神经网络的学习收敛速度缓慢,虽然经过一定的改进,但用在实控制结构做微小的改变,就可以把无模犁或不准确模型、干扰和其他不确哈尔滨菏腿搜妒宦畚
参数,勋、鼢、黝的值只需要在一个合理的范围内即可,因此混合控制在有干扰条件下芳8倏刂魄摺K梅抡娼峁浞盅橹ち烁没旌器具有更好的自适应性和鲁棒性,控制精度高。本文所设计的神经网络与旌峡刂破饔τ玫紸航迹控制,得到控制器在一定程度上提高了刂葡低车亩匦院吐嘲粜浴I窬和旌峡刂破髟贏航向控制中有很好的应用前景。关键词:自主式无人潜航器;航迹跟踪;神经网络控制;神经网络与混合控制哈尔滨嚎迫搜妒宦畚
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导师┳:/钽萑作者┳:沏莉汐了年加‘学位论文授权使用声明哈尔滨工程大学学位论文原创性声明作者┳::本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中己注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识至本声明的法律结果由本入承担。本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。日期:口在授予学位个月后解密后晒豕こ檀笱徒挥泄夭棵沤斜4妗⒒惚嗟取,、.期:口。
第绪论课题研究的背景和意义自主式无人潜航器发事业的迅速发展,世界军事的迫切需求,无人潜航器技术得到了长足的发展与广泛的应用。例如,在民用领域,可用于铺设管线、海底考察、数据收集、钻井支援、海底施工、水下设备维护与维修等;在军用领域可用于侦察、布雷、排雷及援潜救生等。由于其商业与军事上的重要意义和技术上的挑战,自主无人潜航器技术研究受到越来越多科学家和技术人员的重视,并进行了大量的研究工作⋯”。但是,面对复杂的、难以预知的海洋环境,控制技术一直影响着な奔洹⒆灾鳌踩ǖ睾叫校圃甲臕向远程、诤Q笾械脑硕哂辛鲎杂啥龋煞纸馕G敖⒑崞⑵鸱平移及转艏、横摇、纵摇三种转动,可以通过方向舵、水平舵、艉主推、辅推以及调节水舱对其实施操纵,而每个操纵动作都会对硕母鞲鲎由度产生不同程度的影响。因此,脑硕哂星狂詈稀⒎窍咝院筒问变性的特点。另外,ぷ髟诟丛拥暮Q蠡肪持校A鳌⒑@说雀扇乓蛩随着工作海域和深度的不同而发生变化。这些不确定性干扰因素是时涂间的复杂函数,很难被预知和建立精确模型。为了进行实际的研究必须确定P头匠讨兄疃嗖问牧恐担庵饕?緼实际