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双控制方式下带缆水下机器人轨迹跟踪与水动力响应分析
被引量：
1
1
作者
陈东军
吴家鸣
拜永征
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2024年第7期967-980,共14页
本文首先根据已有的脐带缆运动控制方程,通过引入与工作船和水下机器人连接点处边界条件和速度耦合关系,与水下机器人运动方程一同构成完整的水动力数学模型;其次提出收放脐带缆的前馈-反馈控制方法和调节螺旋桨转速的增量式PID(Proport...
本文首先根据已有的脐带缆运动控制方程,通过引入与工作船和水下机器人连接点处边界条件和速度耦合关系,与水下机器人运动方程一同构成完整的水动力数学模型;其次提出收放脐带缆的前馈-反馈控制方法和调节螺旋桨转速的增量式PID(Proportion Integration Differentiation)算法,建立完整的带缆水下机器人系统水动力与控制模型;最后对所提出的模型进行数值模拟实验验证与运动控制操纵下的水动力分析。数值计算结果表明:本文所提出的带缆水下机器人系统水动力与控制模型是有效可靠的,垂向运动控制过程中,水下机器人纵摇角、横摇角和沉深的模拟值与实验值最大误差分别为2°、1°和-50 mm;对于PID算法,调节螺旋桨转速控制水下机器人对给定位置信息的跟踪响应效果,模拟值与实验值相差均不大;轨迹跟踪模拟计算沿水平(X轴)方向和竖直(Z轴)方向最大相对误差分别为10%和15%;水下机器人竖向(沿Z轴)运动主要由调节脐带缆长度的前馈-反馈策略决定,沿水平(X轴)方向的运动主要由调节螺旋桨转速的PID算法控制;机器人水动力载荷受其周围流场变化的影响,而流场的变化主要由机器人运动速度的改变和螺旋桨转速变化二者共同决定。
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关键词
运动方程
水动力与控制模型
带缆水下机器人
前馈-反馈控制
PID算法
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职称材料
带缆水下机器人控制仿真模拟与水动力分析
被引量：
13
2
作者
陈东军
吴家鸣
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2020年第2期170-178,共9页
本文以Fluent多重滑移网格技术对带缆水下机器人系统进行路径跟踪的仿真计算,将收放缆反馈控制与PID算法调节螺旋桨转速的双重控制策略应用于带缆水下机器人系统,并对带缆水下机器人系统升沉运动的控制误差、螺旋桨推力与转速之间的关...
本文以Fluent多重滑移网格技术对带缆水下机器人系统进行路径跟踪的仿真计算,将收放缆反馈控制与PID算法调节螺旋桨转速的双重控制策略应用于带缆水下机器人系统,并对带缆水下机器人系统升沉运动的控制误差、螺旋桨推力与转速之间的关系、缆绳系统的张力特性以及水下机器人的水动力响应做了分析。文中数值模拟结果表明,双重控制策略下,带缆水下机器人路径跟踪的控制运动较为精确,其升沉运动位移最大误差约为0.2 m;螺旋桨的转速与推力呈正相关性,转速越大,推力也越大;水下机器人沿预定轨迹运动过程中,缆绳系统张力呈现周期性震荡的变化规律,机器人主体受到的水动力荷载与多种因素相关。
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关键词
运动控制
缆
绳张力
螺旋桨推力
带缆水下机器人
水动力
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职称材料
控制动作下带缆遥控水下机器人的水动力特性
被引量：
10
3
作者
吴家鸣
崔寅
+2 位作者
邓威
伍力
马志权
《华南理工大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第4期150-157,共8页
首先利用模糊神经网络算法构建了基于完整的带缆遥控水下机器人水动力数学模型的控制器,对水下机器人多自由度上的轨迹和姿态进行控制;然后,针对传统螺旋桨推进力分析方法中的缺陷,引入神经网络相关理论并结合计算流体方法对推进力和转...
首先利用模糊神经网络算法构建了基于完整的带缆遥控水下机器人水动力数学模型的控制器,对水下机器人多自由度上的轨迹和姿态进行控制;然后,针对传统螺旋桨推进力分析方法中的缺陷,引入神经网络相关理论并结合计算流体方法对推进力和转速之间的相互关系进行辨识和换算;在此基础上构建了一个完整的、包括模糊神经控制器、机器人水动力数学模型以及推进力和转速换算模块的带缆遥控水下机器人控制系统;最后,在考虑系统各部分间相互影响的前提下进行了水动力特性的整体分析和计算.数值计算结果表明,所建立的控制系统可以对带缆遥控水下机器人进行有效的轨迹和姿态控制,文中方法可以从整体的角度分析一定控制动作下水下机器人的水动力响应.
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关键词
带
缆
遥控
水下
机器人
水动力特性
模糊神经网络
轨迹控制
姿态控制
数值计算
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职称材料
题名
双控制方式下带缆水下机器人轨迹跟踪与水动力响应分析
被引量：
1
1
作者
陈东军
吴家鸣
拜永征
机构
扬州工业职业技术学院建筑工程学院
华南理工大学土木与交通学院
江苏智仝建设科技有限公司
出处
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2024年第7期967-980,共14页
基金
国家自然科学基金资助项目(51979110)。
文摘
本文首先根据已有的脐带缆运动控制方程,通过引入与工作船和水下机器人连接点处边界条件和速度耦合关系,与水下机器人运动方程一同构成完整的水动力数学模型;其次提出收放脐带缆的前馈-反馈控制方法和调节螺旋桨转速的增量式PID(Proportion Integration Differentiation)算法,建立完整的带缆水下机器人系统水动力与控制模型;最后对所提出的模型进行数值模拟实验验证与运动控制操纵下的水动力分析。数值计算结果表明:本文所提出的带缆水下机器人系统水动力与控制模型是有效可靠的,垂向运动控制过程中,水下机器人纵摇角、横摇角和沉深的模拟值与实验值最大误差分别为2°、1°和-50 mm;对于PID算法,调节螺旋桨转速控制水下机器人对给定位置信息的跟踪响应效果,模拟值与实验值相差均不大;轨迹跟踪模拟计算沿水平(X轴)方向和竖直(Z轴)方向最大相对误差分别为10%和15%;水下机器人竖向(沿Z轴)运动主要由调节脐带缆长度的前馈-反馈策略决定,沿水平(X轴)方向的运动主要由调节螺旋桨转速的PID算法控制;机器人水动力载荷受其周围流场变化的影响,而流场的变化主要由机器人运动速度的改变和螺旋桨转速变化二者共同决定。
关键词
运动方程
水动力与控制模型
带缆水下机器人
前馈-反馈控制
PID算法
Keywords
motion equation
hydrodynamic and control model
tethered underwater robot system
feed-forward and feedback control
PID algorithm
分类号
TV131.2 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
带缆水下机器人控制仿真模拟与水动力分析
被引量：
13
2
作者
陈东军
吴家鸣
机构
华南理工大学土木与交通学院
出处
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2020年第2期170-178,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目（51979110）
文摘
本文以Fluent多重滑移网格技术对带缆水下机器人系统进行路径跟踪的仿真计算,将收放缆反馈控制与PID算法调节螺旋桨转速的双重控制策略应用于带缆水下机器人系统,并对带缆水下机器人系统升沉运动的控制误差、螺旋桨推力与转速之间的关系、缆绳系统的张力特性以及水下机器人的水动力响应做了分析。文中数值模拟结果表明,双重控制策略下,带缆水下机器人路径跟踪的控制运动较为精确,其升沉运动位移最大误差约为0.2 m;螺旋桨的转速与推力呈正相关性,转速越大,推力也越大;水下机器人沿预定轨迹运动过程中,缆绳系统张力呈现周期性震荡的变化规律,机器人主体受到的水动力荷载与多种因素相关。
关键词
运动控制
缆
绳张力
螺旋桨推力
带缆水下机器人
水动力
Keywords
motion control
tension of the cable
thrust of propeller
tethered underwater robot
hydrodynamics
分类号
TV131.2 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
控制动作下带缆遥控水下机器人的水动力特性
被引量：
10
3
作者
吴家鸣
崔寅
邓威
伍力
马志权
机构
华南理工大学土木与交通学院
秦皇岛出入境检验检疫局
广州市番禺灵山造船厂有限公司
出处
《华南理工大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第4期150-157,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(10772068)
广东省教育部产学研结合项目(2010B090400501)
文摘
首先利用模糊神经网络算法构建了基于完整的带缆遥控水下机器人水动力数学模型的控制器,对水下机器人多自由度上的轨迹和姿态进行控制;然后,针对传统螺旋桨推进力分析方法中的缺陷,引入神经网络相关理论并结合计算流体方法对推进力和转速之间的相互关系进行辨识和换算;在此基础上构建了一个完整的、包括模糊神经控制器、机器人水动力数学模型以及推进力和转速换算模块的带缆遥控水下机器人控制系统;最后,在考虑系统各部分间相互影响的前提下进行了水动力特性的整体分析和计算.数值计算结果表明,所建立的控制系统可以对带缆遥控水下机器人进行有效的轨迹和姿态控制,文中方法可以从整体的角度分析一定控制动作下水下机器人的水动力响应.
关键词
带
缆
遥控
水下
机器人
水动力特性
模糊神经网络
轨迹控制
姿态控制
数值计算
Keywords
tethered underwater robot
hydrodynamic characteristic
fuzzy neural network
trajectory control
attitude control
numerical calculation
分类号
TP242.3 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
双控制方式下带缆水下机器人轨迹跟踪与水动力响应分析
陈东军
吴家鸣
拜永征
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
带缆水下机器人控制仿真模拟与水动力分析
陈东军
吴家鸣
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2020
13
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
控制动作下带缆遥控水下机器人的水动力特性
吴家鸣
崔寅
邓威
伍力
马志权
《华南理工大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012
10
在线阅读
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职称材料
已选择
0
条
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参考文献
引证文献
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