基于开源平台的BlueROV2仿真模型与滑模控制器在水下航行器领域的应用研究

简介：
本研究构建了基于开源平台的BlueROV2水下航行器仿真模型，并设计了一种高效的滑模控制器，以提升其导航精度和稳定性。研究成果可应用于海洋探索、水下作业等多个领域。 本段落介绍了专为廉价且普及的水下机器人（ROV）BlueROV2设计的仿真环境。此平台基于MATLAB和Simulink构建，并整合了Fossen方程，全面描述机器人的运动动力学、流体动力学及缆绳模型等特性。为了验证模型准确性，团队进行了多项实验并展示了通过该仿真工具验证过的用于海底基础设施（如风力涡轮机单桩基础结构）检测的控制方案。案例研究中使用的控制器为滑模控制器。 整个模拟平台对未来的ROV控制算法研究提供了基准参考。本段落适用人群包括机械工程专业的师生、海洋科学研究人员及水下无人装备的研发技术人员，同时也适合有兴趣探索开源水下机器人技术和仿真的个人使用。 该仿真环境的应用场景和目标如下： 1. 提供了一款面向控制领域的科研工具用于研究水下机器人的行为。 2. 展示了如何设计并检验水下航行器的位置控制及轨迹跟踪能力，特别是在存在干扰的环境中。案例研究表明，在实验室环境下可以利用此仿真工具重现实际水下探测场景，并验证算法的有效性。 此外，文章详细解析了BlueROV2软硬件配置细节、模型设计中的关键因素（如附加质量效应）、验证实验的具体流程和应用的实际效果等，并开放源代码供参考。