基于广义逼近策略的AUV推进器自适应容错控制方法研究的任务书.docx

基于广义逼近策略的AUV推进器自适应容错控制方法研究的任务书
一、研究背景
随着自主水下机器人的逐步发展和应用，水下机器人的控制问题日益引起人们的关注。自主水下机器人一般采用推进器来提供推力，以实现运动和控制。在复杂的海洋环境下，水下机器人往往会受到各种干扰和障碍，例如环境变化、传感器故障、通信中断等，这给控制系统带来了严峻的挑战。因此，如何实现水下机器人的自适应容错控制成为了一个重要的研究方向。
二、研究目的
本课题旨在针对水下机器人推进器的自适应容错控制问题展开深入研究，通过设计合理的控制算法，实现在水下机器人遇到各种错误和干扰时，推进器能够自适应地调整控制策略，保证机器人的稳定性和控制精度，从而提高水下机器人的运动和控制能力。
三、研究内容
具体研究内容包括以下几个方面：
（1）分析水下机器人推进器的特点和工作原理，建立控制系统的数学模型。
（2）研究广义逼近策略下的控制算法，实现对推进器控制信号的自适应调整。
（3）设计容错控制策略，考虑在水下机器人发生各种错误和干扰时，推进器能够适应环境变化，实现稳定控制。
（4）使用仿真平台进行实验验证。基于水下机器人推进器的自适应容错控制算法，设计实验案例，通过仿真实验评估控制算法的性能。
四、研究意义
本课题的研究成果对于提高水下机器人的运动和控制能力，具有重要意义。具体体现在以下几个方面：
（1）实现水下机器人推进器的自适应控制，增强机器人对环境变化的适应能力。
（2）提高水下机器人的容错性能，避免控制系统因故障而引起机器人失控或损坏。
（3）为水下机器人应用领域的发展提供支持，如水下勘探、水下测量等。
五、研究方案
（1）资料查阅和学习
通过阅读有关的文献和资料，了解机器人推进器的特点和工作原理，掌握广义逼近策略和容错控制的基本原理和方法。并进行相关理论学习和实验练习，提高研究的基础知识和技能水平。
（2）建立控制系统的数学模型
根据水下机器人推进器的特点和工作原理，建立控制系统的数学模型，为后续的算法设计和仿真实验提供基础。
（3）控制算法设计
主要针对广义逼近策略下的控制算法，包括推进器速度控制和推进器姿态控制。其中，推进器速度控制部分主要研究自适应控制算法的设计和实现；推进器姿态控制部分主要研究容错控制算法的设计和实现。
（4）实验仿真
基于水下机器人推进器的自适应容错控制算法，设计实验案例并进行仿真实验，在不同的环境条件下进行性能评估和分析。
（5）实验结果分析
分析实验数据，评价控制算法的性能，并进行改进和优化。
六、预期成果
根据以上方案，预期取得如下成果：
（1）分析水下机器人推进器的特点和工作原理，建立控制系统的数学模型。
（2）设计基于广义逼近策略的控制算法，实现对推进器控制信号的自适应调整。
（3）设计适应性容错控制策略，提高水下机器人的容错能力和控制精度。
（4）使用仿真平台进行实验验证，评估控制算法的性能。
（5）撰写课题研究报告和论文，为水下机器人的控制领域提供学术贡献。
七、研究进度安排
本课题的研究周期为一年，具体进度安排如下：
时间完成任务
1-2月资料查阅和学习
3-4月建立控制系统的数学模型
5-6月推进器速度控制算法的设计和实现
7-8月推进器姿态控制算法的设计和实现
9-10月容错控制算法设计和实现
11-12月仿真实验和结果分析
八、参考文献
[1]张春柏,张恒.基于自适应容错控制的AUV深海水声通信仿真研究[J].现代电子技术,2018,(12):129-133.
[2]于俊峰,费亮,邓伟.基于小波变换与模糊逻辑的AUV姿态控制系统[J].机械设计与制造,2016,5(03):26-28+33.
[3]朱相锋,高飞凌,王琼.AUV声纳控制的小波神经网络自适应控制算法[J].控制工程,2010,17(1):70-74.
[4]侯海.水下机器人推进器性能及其控制研究[D].徐州:江苏师范大学,2019.
[5]陈默.基于机器学习的水下机器人智能控制研究[D].无锡:江南大学,2019.