基于智能技术的AUV控制系统设计

简介：
本研究致力于开发一种基于先进智能算法的自主水下航行器(AUV)控制系统，旨在提升其在复杂海洋环境中的自主导航和任务执行能力。 微小型AUV凭借其体积小、灵活性高以及隐蔽性好的特点，在其他大型水下机器人无法进入的区域也能正常作业。在民用领域，这种设备可以用于海洋矿产勘探、海底地形探测、沉船打捞、水下考古和海洋生物研究等任务；而在军事用途上，则可用于反制水雷、充当自航式水雷载体及监控海战中的敌方动态。 本段落首先介绍了微小型AUV的设计结构与推进器布局，并对其受力情况进行了分析，建立了相应的运动方程。在此基础上，设计了适用于未知被控对象模型的自动定深和定向控制系统；同时探讨了PID控制、模糊控制以及自适应控制等传统算法，并最终开发出适合该类微小型AUV使用的模糊参数自适应PID控制方法。 随后，本段落对配备有多种传感器的微小型AUV控制系统进行了深入研究与设计。具体而言，我们构建了一个基于CAN总线技术的分布式控制系统架构及其通信协议；详细规划了系统中的各个子模块，并针对理论模型、算法及软件实现方案进行了全面的研究和优化设计。这一改进不仅提高了系统的稳定性和模块化水平，也简化了整体结构复杂性。 最后，在利用SINS（惯性导航系统）、DVL（多普勒声纳测速仪）以及深度计提供的姿态角、角速度、线速度等关键参数后，我们完成了AUV的航位推算研究与实现。通过综合水池实验室内的X-Y轨道车系统的多次测试和标定实验，修正了安装误差角度及刻度因子，显著提升了定位精度。 结合以上研究成果以及针对海流影响下的制导控制设计，本段落还开发了一种能够抵抗水流干扰的自动巡航控制器。该控制器不仅能有效应对各种海洋环境条件的变化需求，还能补偿由于SINS与艏向安装偏差带来的控制系统性能缺陷问题。