基于滑模变结构方法的深海机器人推进电机混沌控制

论文摘要

作为深海机器人动力核心的无刷推进电机系统,其性能影响整个系统的稳定性、可靠性和安全性,在系统结构、参数匹配不当和外部因素影响时推进电机系统有时会出现混沌运行现象,使得机器人难以控制,甚至被恶劣海流所吞没,后果严重。本文对深海机器人推进电机系统出现的混沌运行现象,采用两种滑模变结构控制方法进行抑制性控制研究,取得了一些具有理论意义和工程价值的成果。归纳和整理无刷推进电机系统动力学模型,编制动态性能MATLAB仿真程序,对海洋机器人无刷推进电机系统的混沌现象运行进行数字仿真计算和分析。分析模糊滑模变结构控制的理论基础,并以典型的Lorenz混沌系统为例,通过数字仿真计算和分析对混沌控制的可行性和有效性加以验证。在此基础上,提出基于模糊滑模变结构的深海机器人无刷推进电机系统混沌控制策略,设计了模糊滑模变结构混沌控制器,对于不同的控制参数和施加控制时刻时推进电机系统迁出混沌的过程进行数字仿真分析和研究。分析渐趋滑模变结构控制理论基础,就算例系统通过仿真计算验证其可行性和有效性。在此基础上,提出基于渐趋滑模变结构无刷推进电机系统混沌控制策略,设计了渐趋滑模变结构混沌控制器,对不同控制参数和控制时刻时推进电机系统迁出混沌的过程进行数字仿真分析和研究。研究表明,对于深海机器人无刷推进电机系统混沌行为的控制,模糊滑模变结构控制和渐趋模糊滑模变结构控制均是可行有效的,即推进电机系统均能摆脱混沌达到稳定运行;且摆脱混沌的过程与混沌控制器结构、控制器参数及施加控制时刻有关,就算例推进电机系统而言,指数型渐趋滑模控制的效果更好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及选题意义
• 1.2 深海机器人推进电机系统混沌现象
• 1.2.1 推进电机系统动力学模型
• 1.2.2 机器人推进电机系统混沌现象
• 1.3 混沌控制技术
• 1.3.1 OGY控制方法
• 1.3.2 OPF控制方法
• 1.3.3 无反馈控制法
• 1.3.4 脉冲控制法
• 1.3.5 同步控制法
• 1.3.6 滑模变结构控制
• 1.4 课题国内外发展现状
• 1.4.1 关于混沌
• 1.4.2 混沌预测
• 1.4.3 混沌的工程应用
• 1.5 论文主要工作
• 第二章 滑模变结构控制原理与应用
• 2.1 混沌运动的抑制
• 2.2 混沌的滑模变结构控制
• 2.2.1 关于滑模变结构控制
• 2.2.2 滑模变结构控制理论的研究方向
• 2.2.3 滑模变结构研究的关键问题
• 2.2.4 滑模面的设计问题
• 2.3 滑模变结构控制的工程应用
• 第三章 推进电机系统模糊滑模变结构混沌控制
• 3.1 模糊滑模变结构控制原理
• 3.2 模糊滑模变结构控制器设计
• 3.3 模糊滑模变结构控制在Lorenz系统中应用
• 3.4 推进电机系统模糊滑模变结构混沌控制与仿真
• 第四章 推进电机系统渐趋滑模变结构混沌控制
• 4.1 关于渐趋近率
• 4.2 基于渐近率的滑模变结构控制
• 4.3 推进电机系统渐近滑模变结构控制及仿真
• 4.4 推进电机系统混沌控制比较
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢