全驱动型AUV三维路径跟踪控制系统设计及分析

[目的]为满足全驱动型自主式水下机器人(AUV)水下搜救、回收及海底地貌成像等实际任务需求,研究全驱动型AUV三维路径跟踪控制应用的方法。[方法]阐述自主研发的“探海I型”全驱动型AUV系统组成,研究并建立该AUV推进器、水平面和垂直面控制的数学模型,设计一种新颖的智能积分S面三维路径跟踪控制器,分析设计的控制系统的稳定性,并通过仿真及湖上试验进行验证。[结果]结果表明所开发的AUV运行可靠,设计的控制器能较好地完成三维路径跟踪任务,可满足水下实际任务的需求,[结论]其三维路径跟踪控制器对全驱动型AUV及其他领域的路径跟踪控制应用具有借鉴意义。

全驱动AUV系统路径跟踪设计与实现

针对全驱动自主水下航行器(AUV)水下搜救和回收等应用需求,提出一种基于全球定位系统(GPS)、多普勒计程仪(DVL)、光纤惯导和深度计及航路点跟踪的AUV路径跟踪控制系统。结合自主研发的“探海Ι型”AUV样机,介绍了AUV分布式系统组成结构、基于MOOS库的软件开发设计以及基于PC104总线架构开发的硬件设计,并针对AUV系统的路径跟踪功能,阐述了航路点跟踪原理及以GPS、DVL、光纤惯导和深度计为基础的导航算法,并设计了比例-积分-微分(PID)路径跟踪控制器,最后进行了路径跟踪湖试,经过对试验曲线的分析,验证了该方法的有效性,为今后进一步优化路径跟踪探明了一条可行的技术途径。

自主式水下机器人控制系统及声呐目标识别

[目的]为满足水下搜救、勘探、目标检测与跟踪等需求,[方法]针对研制的"探海I型"自主式水下机器人(AUV),利用其搭载的前视声呐开展目标识别试验,选取获取的运动目标图像中的典型帧进行目标检测和识别研究。阐述"探海I型"AUV的系统组成与工作原理。提出一种控制系统架构:以笔记本电脑配合水面控制箱为水面控制单元;以PC104工控板作为自动驾驶仪的主控单元;同时配备摄像头PC104板卡单独进行摄像头图像处理。采用三帧差分法检测声呐目标,并基于Hough变换的快速椭圆检测算法提取目标特征。[结果]湖上试验表明:研制的AUV运行可靠、正常,可满足水下工作的需求,声呐目标识别效果较好。[结论]该AUV控制系统架构和目标识别方法对于中、大型AUV的研制及视频、红外等其他领域的目标识别具有借鉴意义。

一种基于SiP接口仿真模型审查工具的设计实现

本文研究提出了一种接口仿真模型审查工具,可以在SiP(system in package)系统级封装架构设计阶段对目标芯片互联管脚连接关系进行规则检查,同时能够提高系统设计效率并避免芯片连接错误造成的损失。采用Python代码实现,输入描述芯片和元件连接关系的文件,配合芯片接口建模库和定义好的规则可以对芯片和元件的连接正确性进行检验,输出用户友好报告。经测试,该接口仿真模型审查工具可以对接口建模的芯片进行电平标准检查、电平匹配检查、管脚类型正确性检查等多种检查,并支持用户扩展规则。

基于自适应渐消无迹粒子滤波的Unscented FastSLAM算法

针对机器人导航无迹快速同步定位与地图构建(Unscented Fast SLAM)算法由于重采样造成样本粒子退化,进而导致估计精度下降的问题,提出一种基于自适应渐消无迹粒子滤波的Unscented Fast SLAM算法。该算法将无迹粒子滤波与渐消滤波相融合产生自适应建议分布函数,同时将粒子根据权值进行优化组合,仅对组合后的部分不稳定的粒子进行系统重采样。通过这两方面使得系统在具有高度自适应性的同时保证粒子的多样性,缓解粒子的退化现象。仿真实验表明,提出算法与Unscented Fast SLAM算法相比,可以用较少的粒子实现更高的SLAM的估计精度,很大程度上降低了SLAM算法的复杂度。

全驱动AUV动力定位系统设计与实现

针对全驱动自主水下航行器(AUV)近水面运动控制由于自身惯量小,面对环境扰动极为敏感的问题,提出一种基于比例-积分-微分(PID)的动力定位控制方法。结合自主研发的“探海I型”AUV样机,介绍了AUV系统结构设计思想,并利用光纤惯导、多普勒计程仪和深度计组成水下航位推算系统,借助PID控制对位置和姿态误差进行调校,以抵抗环境干扰。最后通过对湖试结果进行分析,验证了AUV动力定位系统的实用性,为今后水下搜救、目标定位等扩展应用研究提供参考。

全驱动自主水下机器人回收路径跟踪模糊滑模控制

为满足全驱动自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)的水下搜救、回收和海底地貌成像等实际任务的需求,对全驱动AUV路径跟踪控制应用方法进行研究。阐述“探海Ⅱ型”全驱动AUV回收系统的组成,建立该AUV的水平面和垂直面数学模型,设计一种模糊滑模路径跟踪控制器,并对其进行仿真和湖试试验。结果表明:该AUV运行可靠,能较好地完成回收路径跟踪任务,满足水下实际任务需求;研究的AUV路径跟踪控制器对全驱动型AUV及其他领域的路径跟踪控制具有借鉴意义。