模糊PID控制在水下机器人运动控制中的应用

近几十年来,随着海洋资源开发以及江河、湖泊等水下领域各种作业任务的需要,水下机器人得到了迅猛的发展。本文的研究对象堤坝检测水下机器人是为了检测水库和拦河大坝中的裂缝、破损及各种安全隐患而设计的。为了提高水下机器人运动控制性能以更好的完成指定任务,水下机器人运动控制技术的研究就成为了一个重要的研究课题。本论文旨在探讨模糊PID控制技术在堤坝检测水下机器人运动控制中的应用,并设计出基于模糊PID的水下机器人运动控制系统。 论文首先根据开架式遥控水下机器人结构特点和实际作业要求,建立了水下机器人的四自由度运动模型,并对已有的仿真系统进行了完善。本论文的主体部分是堤坝检测水下机器人运动控制系统设计。在运动控制部分,首先设计一个Mamdani型的常规模糊控制器,仿真结果表明这种控制器具有一定的稳态误差。然后在此基础上,设计了两种高精度的控制器:模糊自适应PID控制器和模糊PID双模复合控制器,并分别进行了仿真试验和外场试验研究,并对试验结果进行了分析和比较。试验结果表明:这两种控制方法即具有良好的动态性能,又能获得较高的稳态精度,采用这两种控制器都具有较好的控制效果。