浅析势能水下航行器编队运动规划与稳定性大纲

论文导读：-73

4.6旋转刚体编队的模型解算与数12下一页

摘要：多水下航行器编队观测是实现海洋长时续、大尺度监测的有效手段，编队观测获取的同时刻不同点的环境数据可极大的提升海洋环境模型的精度。水下航行器编队的运动规划与协调制约是实现多水下航行器编队观测的论述基础，同时也是海洋动态自适应监测网络构建论述的重要分支。本论文针对复杂环境下的海洋监测和探测任务，对水下航行器编队的运动规划与协调稳定性进行了探讨。通过在编队的个体之间建立势能场，将水下航行器编队系统视为一个多系统统，利用人工势能场和Kane策略实现了水下航行器编队系统的运动规划，并仿真验证了多质点模型编队系统的轨迹规划和多刚体模型编队系统的方位同步，同时利用能量策略浅析了旋转刚体编队系统的稳定性。本论文的主要探讨成果和革新点如下：根据水下航行器个体特点和海洋监测任务的特点，将水下航行器编队系统视为一个多刚系统统。通过在编队系统个体间建立间距势能场和方位势能场，形成了个体间的虚拟力约束，构建了水下航行器多刚体编队系统。采取人工势能场与多体动力学策略实现水下航行器编队的运动规划。将水下航行器视为质点，可将水下航行器多刚体编队系统简化为“质点系编队”。采取主以式制约策略协调编队内的个体，并用Kane策略求解水下航行器编队系统的动态特性，实现水下航行器编队的运动规划。基于人工势能场与多体动力学论述，建立了水下航行器编队系统的“多刚系统统”动力学模型。在此模型的基础上，完成了忽略移动自由度即仅考虑转动自由度的“旋转刚体编队”的协调仿真。针对旋转刚体组成的编队，提出了一种基于能量观点的镇约器设计策略，通过反馈赋予编队新的能量函数，并使其保持系统的拉格朗日结构；利用能量策略证明了旋转刚体编队系统的稳定性。关键词：水下航行器编队论文运动规划论文协调制约论文多系统统论文人工势能场论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。中文摘要3-4
ABSTRACT4-6
目录6-9
第一章 绪论9-25

1.1 引言9

1.2 本课题的探讨背景及作用9-11

1.3 水下航行器编队的国内外探讨近况11-22

1.3.1 多水下航行器编队的关键技术12-16

1.3.2 国内外水下航行器编队系统的进展概述16-21

1.3.3 多水下航行器编队的路径规划策略概述21-22

1.4 本课题的来源及本论文探讨内容22-25

第二章 水下航行器编队的系统结构及其设计案例25-37

2.1 前言25

2.2 编队系统的系统结构25-31

2.1 个体系统结构25-29

2.2 基于分层式制约系统结构的多航行器协作系统29-31

2.3 多水下航行器编队系统的设计案例31-35

2.3.1 目标31-32

2.3.2 设计案例32-35

2.4 本章小结35-37

第三章 水下航行器编队的动力学建模与运动规划仿真37-59

3.1 引言37

3.2 虚拟多系统统的形成37-38

3.3 航行器编队的动力学建模及运动规划38-47

3.1 运动学浅析39-40

3.2 势能场对广义主动力的贡献40-45

3.3 广义惯性力浅析45-46

3.4 耗散制约项与外部约束46

3.5 Kane 运动力学方程46-47

3.4 局部极小不足描述47-49

3.5 三角形编队的模型解算与数值仿真结果49-56

3.5.1 三角形编队路径规划仿真实例49-54

3.5.2 有无间距势能场的路径规划的比较54-56

3.5.3 避开局部极小点的路径规划56

3.6 本章小结56-59

第四章 水下航行器刚体编队动力学行为59-77

4.1 引言59

4.2 系统构造59-60

4.3 运动力学浅析60-68

4.

3.1 广义坐标及广义坐标导数的选取60-61

4.

3.2 位置矢量及偏角速度阵列61-63

4.

3.3 角加速度及偏角速度阵列的导数63-64

4.

3.4 质心速度和偏速度阵列64-67

4.

3.5 质心加速度和偏速度阵列的导数67-68

4.4 动力学浅析68-72

4.1 吸引势能场及排斥势能场对广义主动力的贡献68-69

4.2 间距势能场与方位势能场对广义主动力的贡献69-72

4.5 Kane 运动力学方程72-73

4.6 旋转刚体编队的模型解算与数论文导读：105-1145.4.1质点编队系统的稳定性105-1085.4.2旋转刚体编队系统的协调制约及稳定性108-1145.5本章小结114-115第六章全文总结115-1176.1全文总结115-1166.2工作展望116-117参考文献117-129发表论文和科研情况说明129-130致谢130上一页12
值仿真73-75

4.7 本章小结75-77

第五章 多水下航行器编队系统协调制约稳定性77-115

5.1 引言77

5.2 水下航行器的滑模制约器设计77-81

5.3 水下航行器轨迹跟踪制约仿真81-105

5.

3.1 自主水下航行器模型简化及变量定义81-83

5.

3.2 线动量和角动量定理83-88

5.

3.3 自主水下航行器运动状态仿真88-92

5.

3.4 水下航行器轨迹跟踪仿真92-102

5.

3.5 水下航行器轨迹跟踪试验102-105

5.4 多水下航行器协调稳定性浅析105-114
5.

4.1 质点编队系统的稳定性105-108

5.

4.2 旋转刚体编队系统的协调制约及稳定性108-114

5.5 本章小结114-115
第六章 全文总结115-117

6.1 全文总结115-116

6.2 工作展望116-117

参考文献117-129
发表论文和科研情况说明129-130
致谢130