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深海集矿机轨迹跟踪算法研究64页,摘要深海底蕴藏着丰富的矿产资源，随着陆上资源的日益短缺，越来越凸显深海采矿的重要性。集矿机准确的按照预定路径行走是深海采矿的一个最基本的要求。提高集矿机的轨迹跟踪精度，对提高整个采矿系统的集矿效率和工作可靠性有着重要的意义。本文研究的目的是寻找一种有效的轨迹跟踪算法，使工作于深海底、易受到随机大干扰的集矿机能以小于lm...
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内容介绍
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摘要
深海底蕴藏着丰富的矿产资源，随着陆上资源的日益短缺，越来
越凸显深海采矿的重要性。集矿机准确的按照预定路径行走是深海采
矿的一个最基本的要求。提高集矿机的轨迹跟踪精度，对提高整个采
矿系统的集矿效率和工作可靠性有着重要的意义。
本文研究的目的是寻找一种有效的轨迹跟踪算法，使工作于深海
底、易受到随机大干扰的集矿机能以小于lm的误差跟踪规划路径行
走。通过对集矿机行走特点和驱动系统分析，建立了集矿机的运动学
模型、变量泵和液压马达的数学模型。运用双环控制方式实现了集矿
机的轨迹跟踪，其中外环采用滑模变结构控制方式实现集矿机位姿误
差跟踪，内环运用PID控制器实现了集矿机的速度跟踪。为减弱变结
构系统的抖振，在设计趋近律时，采用连续函数代替符号函数。
运用MAfLAB工具进行了轨迹跟踪算法仿真实验研究。针对直
线和圆轨迹，分别给定具有初始误差的系统初始位姿，引入速度限制
和系统干扰等多种情况进行仿真。仿真结果证明，采用等速趋近律的
滑模变结构控制的轨迹跟踪算法能够使机器人获得较好的跟踪效果，
在较好的消除系统误差的同时，具有较小的抖振。
关键词深海集矿机，轨迹跟踪，变结构控制
摘要................................................................................................
ABSTRACT......……，.......……，............................................................
第一章绪论............................……，................................................
1.1课题来源.............................................................................
1.2深海集矿机研究现状.........……〔.........................................
1.2.1深海采矿国内外研究现状.......................................
1.2.2深海集矿机的国内外研究现状...............................
1.3集矿机的轨迹跟踪..............................................................
1.3.1集矿机的行走控制问题...........................................
1.3.2深海采矿对集矿机轨迹跟踪精度要求..................…
1.4轨迹跟踪算法研究现状.....................................................
1.4.1履带式车辆轨迹跟踪方法........................................
1.4.2移动机器人轨迹跟踪方法..................……，...............
1.5本文的主要内容.....................................……，......................
第二章深海集矿机运动建模研究...............……，............................
2.1深海集矿机运动学模型...................……，……，.....................
2.1.1深海集矿机结构.....……，.，...........……，........................
2.1.2深海集矿机行走运动学模型.....……，......……，...........
2.2液压驱动模型研究…，...........……，.，......................................
2.2.1电液比例阀.................................................................
2.2.2柱塞式变量泵............................................................
2.2.3液压马达....................................................................
2.3小结......................................................................................
第三章基于滑模变结构控制的深海集矿机轨迹跟踪..................
3.1集矿机轨迹跟踪问题描述..................................................
3.2变结构控制的基本理论......................................................
3.2.1变结构控制系统的基本概念....................................
3.2.2变结构控制系统的设计方法....................................
3.2.3滑模变结构控制系统的抖振问题‘.…，.....……，..........
3.3深海集矿机轨迹跟踪控制...................................................
3.3.1滑模切换函数的设计...............................................
3.3.2滑模控制器设计....................................................…
3.3.3速度受限策略设计..................................................
3‘4本章小结...........................................................................
第四章焦矿机轨迹跟踪算法仿真研究.................................……，
4.15函数模块.................……，...........................……，................
4.1.15函数模块简介.......................……，..........................
4.1.25函数子程序的功能.............................................……
4.2仿真过程...........................................................……，..........
4.2.1集矿机轨迹跟踪系统仿真.............……，..................
4.2.2液压驱动系统仿真分析..........................................
4.3仿真结果............................................................................
4.3.1履带速度跟踪...................................……，................
4.3.2直线轨迹仿真........................……，.....……，...............
4.3.3圆轨迹仿真............……，...........................................
4.3.4加入干扰后的仿真..................................................
4.4本章小结............................................................................
第五章总结与展望........................................................................
5.1总结..............................................................……，...............
5，2展望........................................................
深海底蕴藏着丰富的矿产资源，随着陆上资源的日益短缺，越来
越凸显深海采矿的重要性。集矿机准确的按照预定路径行走是深海采
矿的一个最基本的要求。提高集矿机的轨迹跟踪精度，对提高整个采
矿系统的集矿效率和工作可靠性有着重要的意义。
本文研究的目的是寻找一种有效的轨迹跟踪算法，使工作于深海
底、易受到随机大干扰的集矿机能以小于lm的误差跟踪规划路径行
走。通过对集矿机行走特点和驱动系统分析，建立了集矿机的运动学
模型、变量泵和液压马达的数学模型。运用双环控制方式实现了集矿
机的轨迹跟踪，其中外环采用滑模变结构控制方式实现集矿机位姿误
差跟踪，内环运用PID控制器实现了集矿机的速度跟踪。为减弱变结
构系统的抖振，在设计趋近律时，采用连续函数代替符号函数。
运用MAfLAB工具进行了轨迹跟踪算法仿真实验研究。针对直
线和圆轨迹，分别给定具有初始误差的系统初始位姿，引入速度限制
和系统干扰等多种情况进行仿真。仿真结果证明，采用等速趋近律的
滑模变结构控制的轨迹跟踪算法能够使机器人获得较好的跟踪效果，
在较好的消除系统误差的同时，具有较小的抖振。
关键词深海集矿机，轨迹跟踪，变结构控制
摘要................................................................................................
ABSTRACT......……，.......……，............................................................
第一章绪论............................……，................................................
1.1课题来源.............................................................................
1.2深海集矿机研究现状.........……〔.........................................
1.2.1深海采矿国内外研究现状.......................................
1.2.2深海集矿机的国内外研究现状...............................
1.3集矿机的轨迹跟踪..............................................................
1.3.1集矿机的行走控制问题...........................................
1.3.2深海采矿对集矿机轨迹跟踪精度要求..................…
1.4轨迹跟踪算法研究现状.....................................................
1.4.1履带式车辆轨迹跟踪方法........................................
1.4.2移动机器人轨迹跟踪方法..................……，...............
1.5本文的主要内容.....................................……，......................
第二章深海集矿机运动建模研究...............……，............................
2.1深海集矿机运动学模型...................……，……，.....................
2.1.1深海集矿机结构.....……，.，...........……，........................
2.1.2深海集矿机行走运动学模型.....……，......……，...........
2.2液压驱动模型研究…，...........……，.，......................................
2.2.1电液比例阀.................................................................
2.2.2柱塞式变量泵............................................................
2.2.3液压马达....................................................................
2.3小结......................................................................................
第三章基于滑模变结构控制的深海集矿机轨迹跟踪..................
3.1集矿机轨迹跟踪问题描述..................................................
3.2变结构控制的基本理论......................................................
3.2.1变结构控制系统的基本概念....................................
3.2.2变结构控制系统的设计方法....................................
3.2.3滑模变结构控制系统的抖振问题‘.…，.....……，..........
3.3深海集矿机轨迹跟踪控制...................................................
3.3.1滑模切换函数的设计...............................................
3.3.2滑模控制器设计....................................................…
3.3.3速度受限策略设计..................................................
3‘4本章小结...........................................................................
第四章焦矿机轨迹跟踪算法仿真研究.................................……，
4.15函数模块.................……，...........................……，................
4.1.15函数模块简介.......................……，..........................
4.1.25函数子程序的功能.............................................……
4.2仿真过程...........................................................……，..........
4.2.1集矿机轨迹跟踪系统仿真.............……，..................
4.2.2液压驱动系统仿真分析..........................................
4.3仿真结果............................................................................
4.3.1履带速度跟踪...................................……，................
4.3.2直线轨迹仿真........................……，.....……，...............
4.3.3圆轨迹仿真............……，...........................................
4.3.4加入干扰后的仿真..................................................
4.4本章小结............................................................................
第五章总结与展望........................................................................
5.1总结..............................................................……，...............
5，2展望........................................................
