摘要人类对海洋无尽资源的不断渴求，使海洋的开发模式开始由传统模式向现代模式转变。而在执行具有高危险系数的海洋活动时，水下机器人的价值就得到了体现。随着人类对海洋研究的不断深入，水下机器人控制系统的各项性能要求变得越来越高。84844

受力分析是水下机器人控制系统运动模型建立的关键。基于水下机器人控制系统的特征，通过对水下机器人的空间运动进行简化，由此将运动模型分解为水平面和垂直面运动模型。针对于水下机器人在复杂多变的水下环境中存在多种不确定因素，在本文采用混合灵敏度法来设计水下机器人的航向鲁棒控制器，采用基于罚函数的小生境适应度遗传算法对加权函数的参数进行优化，再通过加权函数求解满足频域性能和时域性能的鲁棒控制器的最优解。使用Matlab进行编程和仿真，仿真结果表明，本文所用的方法可获得能兼顾频域和时域性能指标的鲁棒控制器。

毕业论文关键词：水下机器人，航向鲁棒控制，混合灵敏度，遗传算法，加权函数

Abstract The human thirst for Marine endless resources that make the ocean development pattern began to change from traditional model to modern model。 With a high risk in the implementation of the Marine activities, the value of the underwater robot is reflected。 With the deepening of the marine research, the control system of underwater robot which all performance requirements is becoming more and more high。

Force analysis is the key of the underwater robot motion control system model。 Based on the characteristics of the underwater robot control system, the space of the underwater robot movement is simplified, thus the motion model is decomposed into horizontal and vertical motion model。 For underwater robot in complex underwater environment, there are many uncertain factors in consideration, the mixed sensitivity method is adopted to design the underwater robot heading robust controller in this paper。 In the design, the genetic algorithm which niche fitness based on penalty function is adopted to optimize the weighted function’s parameters, then through the weighted function to solve the optimal solution of robust controller which can meet the frequency performance and time domain performance。 Use of Matlab programming and simulation, the simulation results show that the methods used in this paper available to both frequency domain and time domain performance of robust controller。

Keywords: Underwater robot, robust control course, mixed sensitivity, genetic algorithm, the weighted function

目录

第一章 绪论 1

1。1 研究背景和意义 1

1。2 水下机器人的发展状况 2

1。2。1 国外发展现状 2

1。2。2 国内发展现状 2

1。2。3 鲁棒控制的发展及研究现状 3

1。3 本文的主要研究内容 4

第二章 水下机器人的建模 5

2。1 欠驱动水下机器人的本体结构 5

2。2 水动力表达式 5

2。3 水下机器人的数学模型 6

第三章 鲁棒控制理论基础 8

3。1 系统的不确定性和鲁棒性 8

3。2 范数的基本概念 9

3。3 鲁棒控制的标准问题 9