
自主水下航行器建模、控制设计与仿真PDF电子书下载
交通运输
- 作 者:(印)SabinaA.Wadoo,(印)PushkinKachroo着
- 出 版 社:北京:国防工业出版社
- 出版年份:2013
- ISBN:9787118089097
- 页数:141 页
图书介绍:本书详细地介绍了自主水下航行器的建模、控制设计和仿真,重点论述了自主水下航行器的运动学和动力学非线性建模以及相应的控制设计和仿真,提出了一种可以直接解决非线性问题的新的反馈控制方法,实现了系统的鲁棒控制。 查看图书目录点击购买PDF全本电子书 上一篇:汽车测试技术 第2版下一篇:长江黄金水道焦点关注 《自主水下航行器建模、控制设计与仿真》目录 标签:航行 建模 仿真 自主 控制
第1章 绪论1
1.1 综述1
1.2 水下航行器结构示例4
1.2.1 螺旋桨原理6
1.2.1.1 机翼6
1.2.1.2 螺旋桨8
1.2.2 商用水下航行器9
1.3 航行器的运动学原理10
1.3.1 载体运动坐标系的弗莱纳公式11
1.3.2 平面上刚体运动的数学背景15
1.3.2.1 转动矢量16
1.3.2.2 转动坐标系下的向量表示16
1.3.2.3 旋转坐标系的表示17
1.3.2.4 群表示17
1.3.2.5 齐次表示法19
1.4 李群和李代数20
1.4.1 矩阵群20
1.4.2 李群22
第2章 问题的数学描述和实例25
2.1 非完整系统的运动规划25
2.2 非完整约束26
2.3 问题的描述27
2.4 控制模型建模28
2.5 可控性问题29
2.6 稳定性30
2.6.1 点的可控性和稳定性30
2.6.2 关于轨迹的可控性与稳定性31
2.6.3 近似线性化31
2.6.4 精确反馈线性化31
2.6.5 静态反馈线性化32
2.6.6 动态反馈线性化32
2.7 非完整系统的例子33
第3章 数学模型和可控性分析36
3.1 数学模型36
3.1.1 运动学模型和非完整约束36
3.1.2 相对全局坐标系的运动学模型37
3.2 可控性分析40
3.2.1 点的可控性分析40
3.2.2 关于轨迹的可控性42
3.3 链式模型44
第4章 基于运动学模型的控制设计48
4.1 轨迹跟踪和链式控制器设计48
4.2 参考轨迹的生成48
4.3 近似线性化控制51
4.3.1 控制器仿真54
4.3.2 近似线性化的MATLAB程序代码59
4.4 基于状态和输入间转换的精确反馈线性化控制70
4.4.1 基于静态反馈的精确反馈线性化控制71
4.4.2 基于动态反馈的精确反馈线性化控制72
4.4.3 控制器仿真74
4.4.4 动态扩展MATLAB程序代码79
4.5 点对点镇定99
4.5.1 光滑时变反馈控制99
4.5.2 幂形式99
4.5.3 光滑时变反馈控制设计100
4.5.4 控制器仿真101
4.5.5 点镇定的MATLAB程序代码105
第5章 基于动力学模型的控制设计117
5.1 动力学建模117
5.2 点镇定控制设计118
5.2.1 基于反步法的状态反馈控制118
5.2.2 光滑时变反馈控制120
5.2.3 李雅普诺夫稳定性分析121
5.2.4 动力学模型的控制122
第6章 鲁棒反馈控制设计125
6.1 基于运动学模型的鲁棒控制125
6.1.1 不确定输入控制模型126
6.1.2 基于李雅普诺夫递推设计法的鲁棒控制127
6.2 基于动力学模型的鲁棒控制130
6.2.1 鲁棒反步法:不匹配的不确定项131
6.2.2 鲁棒控制:匹配的不确定项134
6.2.3 鲁棒控制:两种不确定项同时存在136
参考文献138
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摘要:本文以“自主水下航行器建模、控制设计与仿真.pdf电子书版文档下载”为中心,详细阐述了自主水下航行器建模、控制设计与仿真的关键技术,包括建模方法、控制策略和仿真实验。通过对该文档的深入分析,本文旨在为相关领域的研究者和工程师提供有益的参考和借鉴。
1、建模方法
自主水下航行器的建模是研究其运动特性和控制策略的基础。本文中,作者详细介绍了多种建模方法,包括基于物理的建模、基于经验的建模和基于数据驱动的建模。基于物理的建模方法通过建立航行器的动力学模型,能够较为准确地描述航行器的运动特性。基于经验的建模方法则通过专家经验和实验数据,对航行器的运动特性进行近似描述。而基于数据驱动的建模方法则利用大量的实验数据,通过机器学习等方法对航行器的运动特性进行建模。
在建模过程中,作者还强调了模型验证的重要性。通过将仿真结果与实际航行器的实验数据进行对比,验证模型的准确性和可靠性。
此外,作者还针对不同类型的自主水下航行器,如无人潜航器、水下机器人等,分别介绍了相应的建模方法,为实际应用提供了指导。
2、控制策略
控制策略是自主水下航行器实现精确控制的关键。本文详细介绍了多种控制策略,包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。PID控制是一种经典的控制方法,通过调整比例、积分和微分参数,实现对航行器运动状态的精确控制。模糊控制则通过模糊逻辑对航行器的运动状态进行控制,具有较强的鲁棒性和适应性。自适应控制则能够根据航行器的实际运动状态,动态调整控制参数,提高控制效果。
在控制策略的研究中,作者还强调了多智能体协同控制的重要性。通过多个智能体之间的信息共享和协同,实现航行器的复杂任务。此外,作者还针对不同场景下的控制问题,如避障、路径规划等,分别介绍了相应的控制策略。
为了验证控制策略的有效性,作者在仿真实验中进行了对比分析,结果表明,所提出的控制策略能够有效提高自主水下航行器的控制性能。
3、仿真实验
仿真实验是验证自主水下航行器建模、控制策略的重要手段。本文详细介绍了仿真实验的设计和实施过程。作者首先建立了自主水下航行器的仿真模型,然后根据实际需求设计了相应的仿真实验场景。在仿真实验中,作者对不同的控制策略进行了对比分析,验证了控制策略的有效性。
此外,作者还针对仿真实验中的参数设置、结果分析等方面进行了详细说明,为其他研究者提供了有益的参考。
仿真实验结果表明,所提出的建模、控制策略能够有效提高自主水下航行器的控制性能,为实际应用提供了有力支持。
4、总结与展望
本文对自主水下航行器建模、控制设计与仿真.pdf电子书版文档下载进行了详细阐述。通过对建模方法、控制策略和仿真实验的深入研究,本文为相关领域的研究者和工程师提供了有益的参考和借鉴。
然而,随着自主水下航行器技术的不断发展,仍存在许多挑战和问题需要解决。未来,研究者应进一步优化建模方法,提高控制策略的鲁棒性和适应性,并加强仿真实验的研究,为实际应用提供更加可靠的技术支持。
本文由nayona.cn整理
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