深潜救生艇作业过程虚拟控制系统研究控制理论与控制工程专业论文.docxVIP

哈尔滨工程大学 硕士学位论文 深潜救生艇作业过程虚拟控制系统研究 姓名：张晓棠 申请学位级别：硕士 专业：控制理论与控制工程 指导教师：夏国清深潜救生艇作业过程虚拟控制系统研究摘 深潜救生艇作业过程虚拟控制系统研究 摘 要 人类正在步入海洋时代。人们对海洋的开发和探索的范围也越来越广泛。许多国家 相继进行了载人潜水器的研制工作，而深潜救生艇是艇底设有专门与失事潜艇舱口对接 转裙的载人潜器。当潜艇失事后，需要深潜救生艇前去援救，在深潜救生过程中最主要 的技术难题是控制深潜救生艇与失事潜艇进行水下对接。本文就是在此背景下应用虚拟 仿真技术和自动控制理论建立一个虚拟操控系统，用以研究驾驶人员操控深潜救生艇与 失事潜艇的对接过程。本文主要对以下内容分析并研究。 本文分析了首先建立四自由度深潜救生艇运动学模型、推进器数学模型和环境干扰 数学模型，应用四阶龙格—库塔法求解其微分方程组。并针对深潜救生艇的运动特性， 设计了模糊控制与PID相结合的混合控制器，用Visual C++语言编制仿真程序。通过分 析比较两种控制器的仿真结果验证了模糊PID控制比PID控制器的超调量更小稳定性 更好，模糊PID控制器比PID控制器能达到较好的控制效果 然后用Multigen Creator软件建立了深潜救生艇作业过程中所要用到的深潜救生 艇、失事潜艇、海底地形等三维模型，并添加了DOF技术和LOD层次细节技术。建立 了基于Vega Prime的三维视景仿真系统并开发人机交互应用程序，设计四个视点以便 交互的观察救生艇的作业过程。 深潜救生艇具有自动控制的功能，但还没有达到脱离人的控制完全自主工作的程 度。尤其是在一些复杂的环境中，对其的操作技术很大程度上依赖于驾驶人员的熟练程 度。本文将深潜救生艇操控系统与三维视景系统相结合，建立深潜救生艇作业过程的虚 拟控制系统，用以研究驾驶人员操控深潜救生艇与失事潜艇的对接过程，同时利用虚拟 现实技术验证了虚拟操控深潜救生艇的可实现性。 关键词：深潜救生艇；模糊PID控制；虚拟仿真；Vcga Prime；Creator 深潜救生艇作业过程虚拟控制系统研究ABSTRACT 深潜救生艇作业过程虚拟控制系统研究 ABSTRACT Human being is entering the marine era．People explore the scope of marine development more and more widely．Many countries have gone along the development work of manned submersibles．The deep submergence rescue vehicle fOSRV)is a specialized boRom boat wrecked submarine hatch and docking skirt on manned submersible．When a submarine wrecks，it is necessary for a deep submergence rescue vehicle to perform all attempt of a北：SIc啦．The uppermost technical problem，in the process of DSRV operation，is controlling a deep submergence resellC vehicle mating with a wrecking submarine underwater． Against the background,the main task of this paper is that applying virtual reality technology and automatic control theory to set up a virtual training system for researching the process of driving personnel controlling de印submergence rescue vehicle to underwater mating with submarine sinking in the sea．The thesis mainly analyses and studies the following content． This paper studies four freedom degrees motion control of DSRV．First of all,the mathematic models o