网箱智能清理机器人的运动控制研究

【摘要】网箱智能清理机器人在复杂的海洋环境下，其自身的感应以及外部监控的能力和手段与陆地上工作的机器人相比存在着巨大的差异，智能运动控制技术是网箱智能清理机器人研究的重点和应用的核心。网箱智能清理机器人在水下航行和作业时由于其建模的不确定性和外部干扰的作用，实现网箱智能清理机器人的精确运动控制已经成为网箱清理机器人智能控制技术研究中一个亟待解决的问题。本文以实验室自主研制的开架式网箱智能清理机器人作为研究对象，针对其控制系统具有非线性、强耦合性以及不确定性的特点，探讨了滑模变结构控制方法在网箱智能清理机器人运动控制中的应用，并在不同的工况下，设计了相应的运动控制器。网箱智能清理机器人的运动数学模型是一个典型的非线性系统模型。本文首先建立了网箱智能清理机器人的六自由度的动力学模型，根据实际工况对该模型进行相应地化简。接着分别在理想和有干扰的情况下设计滑模反演轨迹跟踪器和自适应滑模反演轨迹跟踪器，利用MATLAB/Simulink搭建了运动轨迹跟踪控制的仿真平台，对网箱智能清理机器人进行运动控制仿真，测试了设计控制器的轨迹跟踪性能。仿真结果表明，控制器能够快速、准确地实现位置和轨迹的跟踪。因此，通过仿真验证了简化的数学模型以及所设计的滑模控制器在运动控制系统中的可行性。
【作者】杨俭健；
【导师】谢永和；
【作者基本信息】浙江海洋学院，农业机械化（专业学位），2014，硕士
【关键词】网箱智能清理机器人；动力学模型；深度；轨迹跟踪；滑模变结构控制；

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