海洋是人类发展的四大战略空间陆、海、空、天中继陆地之后的第二大空间,是生物资源、能源、水资源和金属资源的战略性开发基地,是最现实、最有发展潜力的空间,对我国经济与社会发展产生着直接、巨大的支撑作用。作为人类探索和开发海洋的助手,水下机器人将在这一领域显示它们多方面的用途。水下机器人是一种具有人工智能的系统,具有很高的自主能力、记忆能力和学习能力,能自主适应外界坏境的变化。操作人员只需下达使命给水下机器人,与战术甚至与战略有关的任务,都由水下机器人自主完成。水下机器人电机推进控制系统作为水下机器人中最为基础和关键的一坏,研究其电机推进控制算法具有极其关键的意义。论文的目的是建立较为完善的水下机器人电机控制推进体系,该体系结构具有与上层智能规划系统的兼容性,同时还具有扩展性、普遍性,不仅适应于一些高智能的自主式水下机器人,也适用于需要完成某些特殊任务的特种水下机器人。83505

我国从70年代开始较大规模地开展潜水器研制工作,20多年来,先后研制成功以援潜救生为主的7103艇、I型救生钟、QSZ单人常压潜水器8A4水下机器人ROV和军民两用的HR01ROV,RECONIVROV及CR-01A6000m水下机器人AUV等,使我国潜水器研制达到了国际先进水平。80年代中,我国开始研制作业型载人潜水器,典型代表是QSZ单人常压潜水器。进入90年代,我国深潜器研制取得了重大突破,其典型代表是探索者号1000m无人无缆遥控潜水器和CR01A6000m无人无缆遥控潜水器AUV。CR01继1995年在太平洋完成深海功能试验之后,经历了一年半的工程改造,于1997年5月20日到6月27日,又一次在太平洋圆满地完成了各项洋底调查任务,获得了大量的数据和资料。CR01性能优异,可靠性高,能执行遥控命令,是一项高新技术成果。此后经过10多年努力，AUVs的研究和开发技术取得了丰硕的成果，使中国的AUVs技术达到了国际先进水平，并且取得重大应用成果。而水下机器人发展中存在的技术问题主要是产业化不足，在一些关键部件和关键材料的研究方面与发达国家相比还有很大差距，在基础材料、重要组部件、各种高精度探测设备和传感器的研究开发方面还需要加大力度。

根据水下机器人电机推进系统在国内外研究的现状，结合算法控制及实验仿真等要求，本课题的主要研究内容如下：

1)水下机器人的运动分析及其数学模型；

2)永磁同步电机的数学模型及矢量控制；

3)基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制；

4)模型仿真及实验验证；

5)实验及分析

分析方法：理论分析与实验仿真结合。

理论步骤与措施：

1。调研收集有关资料，了解课题研究的背景和意义，水下机器人的国内外现状，分析存在的问题；

2。对当前水下机器人的运动进行分析，对永磁同步电机的原理及数学模型进行介绍；

3。进行永磁同步电机控制系统设计分析，本课题对永磁同步电机进行矢量控制，而矢量控制有转子磁场定向矢量控制、定子磁场定向矢量控制和气隙磁场定向矢量控制3种方式，通过优缺点比较，选择转子磁场定向矢量控制；

4。由于矢量控制种需要提供转子位置和转速的信息，使用位置传感器虽然可以获得高精度的转子信息，但是比较昂贵，不便于安装和维护，因此我们用无速度传感器，进行基于滑模观测器的矢量控制；

5。利用matlab进行系统模型的仿真，同时编写代码，验证有效性；

6。撰写毕业论文。