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欠驱动AUV水动力参数辨识及跟踪控制算法研究的开题报告
一、选题背景
欠驱动AUV（AutonomousUnderwaterVehicle）是一种具有自主控制能力和多功能的水下机器人，广泛应用于水下勘探、环境监测、海洋资源开发等领域。与传统的水下机器人相比，欠驱动AUV具有结构简单、质量轻、机动性好等优点，在水下操作中具有突出的性能。
水动力参数是欠驱动AUV运动控制的重要输入参数之一，对欠驱动AUV的动态性能和控制精度有着重要的影响。然而，由于欠驱动AUV结构复杂、水下环境复杂多变，水动力参数估计和跟踪控制成为瓶颈问题，因为这需要对AUV的水动力环境、机体运动、推力特性、流体力学参数等进行综合分析和建模，同时融合多传感器数据，才能保证运动控制的准确性和鲁棒性。
二、研究内容
本文拟对欠驱动AUV的水动力参数辨识和跟踪控制算法进行研究，主要内容包括：
1.欠驱动AUV动力学建模
根据欠驱动AUV的结构和运动特性，建立欠驱动AUV的运动学和动力学模型，建立AUV在不同水动力环境下的工作状态，获取欠驱动AUV的运动参数。
2.水动力参数辨识
利用欠驱动AUV的运动数据和水动力环境数据，采用系统辨识方法，识别出欠驱动AUV的水动力特性，包括水动力系数矩阵、非线性水动力参数等，建立欠驱动AUV的水动力模型。
3.欠驱动AUV运动控制算法设计
基于水动力参数建立的欠驱动AUV动力学模型，设计欠驱动AUV运动控制算法，包括轨迹跟踪、速度控制和姿态控制等，确保欠驱动AUV的运动轨迹优化，减少姿态偏差和控制误差。
4.水动力参数跟踪控制算法
基于多传感器数据融合技术和滤波算法，设计欠驱动AUV水动力参数跟踪控制算法，实现对欠驱动AUV水动力参数的跟踪和实时控制，提高控制精度和鲁棒性。
三、研究意义
本文的研究意义主要体现在以下几个方面：
1.优化欠驱动AUV的控制精度和鲁棒性，提高水下应用的成功率。
2.实现欠驱动AUV在复杂水下环境下的精准控制，保证AUV的安全性和稳定性。
3.为欠驱动AUV的性能优化和改进提供技术支持和理论指导。
四、研究方法和技术路线
本文的研究方法和技术路线主要包括以下几个步骤：
1.欠驱动AUV模型建立：根据欠驱动AUV的运动特性，建立AUV的运动学和动力学模型，获取欠驱动AUV的运动参数。
2.系统辨识：利用欠驱动AUV的运动数据和水动力环境数据，对AUV的水动力特性进行辨识，包括水动力系数矩阵、非线性水动力参数等，建立AUV的水动力模型。
3.控制算法设计：基于欠驱动AUV的运动特性和水动力模型，设计控制算法，包括轨迹跟踪、速度控制和姿态控制等，确保欠驱动AUV的运动轨迹优化，减少姿态偏差和控制误差。
4.水动力参数跟踪控制算法：基于多传感器数据融合技术和滤波算法，实现对欠驱动AUV水动力参数的跟踪和实时控制，提高控制精度和鲁棒性。
五、预期结果和可行性分析
通过对欠驱动AUV水动力参数辨识和跟踪算法的研究，预计可以实现对欠驱动AUV运动的高精度控制，提高AUV的稳定性和安全性，减少控制误差，提高水下作业的成功率。同时，该研究还可以为欠驱动AUV的技术发展提供理论支持和技术指导，为水下机器人领域的发展贡献力量。
六、参考文献
1.YuWang，XiaodongZhao，ShouqianSun，andJingyuLin.AresearchonhydrodynamicparametersidentificationofAUVbasedondifferentialevolutionalgorithm[J].ChineseJournalofOceanologyandLimnology,2018,36(4):1063-1073.
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