水下机器人模糊控制器设计.doc

毕业设计(论文)
(2015届本科)
题目:水下机器人模糊控制器设计

学院:工程学院
专业:电气工程及其自动化
班级: 11电气1班
姓名:韩文杰
学号:1127123
指导教师:周悦
2015 年 6 月
目录
1. 绪论 2
. 水下机器人的现状与发展趋势 2
水下机器人的发展历史 2
水下机器人的发展趋势 2
. 水下机器人的分类 2
. 水下机器人运动控制概述 4
. 本毕业设计的主要内容和组织结构 5
2. 水下机器人的数学模型 6
. 坐标系及运动参数的选取 6
. 平面运动假设 7
. 空间操纵运动方程 8
. 水动力运动方程及垂直面动力方程 9
. 本章小结 11
3. 水下机器人的PID控制 12
12
基于PID的水下机器人控制系统 13
本章小结 15
4. 模糊控制器及在水下机器人控制中的应用 16
模糊控制的产生及发展 16
模糊数学基础 17
模糊控制系统的组成 17
17
18
18
(清晰化) 18
18
本章小结 21
5 水下机器人模糊控制系统的构建及仿真实验 22
系统设计 22
Simulink实验箱组件、模糊工具箱 22
系统操作显示 23
系统实验显示界面 26
结论 29
展望 29
谢辞 30
参考文献 31

水下机器人模糊控制器设计
摘要:近几十年来,随着海洋资源开发以及江河、湖泊等水下领域各种作业任务的需要,水下机器人得到了迅猛的发展。为了提高水下机器人运动控制性能以更好的完成指定任务,水下机器人运动控制技术的研究就成为了一个重要的研究课题。本毕业设计旨在探讨模糊控制技术在水下机器人定位控制中的应用。本毕业设计首先分析了水下机器人六个自由度空间动力学模型,,建立了水下机器人的定位系统的传递函数;然后,设计了水下机器人定位的PID控制器,仿真结果表明常规PID控制器在被控对象已知的情况下能够获得较好的性能;其次,研究了模糊控制的原理,设计了水下机器人定位系统的模糊控制器,并在MATLAB模糊控制工具箱中进行了模糊控制器实现,与PID控制器仿真实验结果对比分析表明:当被控对象发生变化时因PID参数不能进行相应的改变,PID控制系统难以达到性能要求,而模糊控制器无论被控对象是否已知和变化都能对其产生很好的适应,达到控制系统的性能要求。
关键词:水下机器人;定位模型;PID控制;模糊控制。
Fuzzy controller design for underwater robot
Abstract:In the last few decades, with the development of marine resources and the need of various tasks in rivers, lakes and other underwater areas, the underwater robot has been developed rapidly.. In order to improve the performance of underwater robot motion control, the research on the motion control technology of underwater robot es an important research topic.. The graduation design is to investigate the application of fuzzy control technology in the positioning control of underwater robot. This paper first analyzes the underwater robot with six degrees of freedom dynamic model, transfer function is established, the orientation system of underwater robot; then, a PID controller is designed for underwater robot localization, the simulation