遺傳算法PID控制在AUV運動控制中的應用.pdf

1、AUV(無人潛航器)是一個典型的具有非線性、耦合性和運動模型水動力不確定性的系統(tǒng)。AUV的運動控制如航向控制、深度控制和縱傾控制等是AUV諸多關鍵技術中迫切需要研究、解決的關鍵技術，是完成AUV使命的重要技術保障。 AUV本身模型的復雜性以及在航行時存在的海流干擾等將使其精確運動控制十分困難。本文為提高AUV運動控制的精確性、魯棒性和穩(wěn)定性，對遺傳算法和PID控制理論，以及它們在AUV運動控制系統(tǒng)中的應用進行了深入的分析和研究。

2、 首先，建立AUV固定和運動坐標系，建立了AUV的空間六自由度運動的數(shù)學模型；根據(jù)海洋環(huán)境的特點，建立了和水平面以及垂直面運動相關的海流模型。 其次，介紹了基本遺傳算法原理，針對基本遺傳算法本身仍存在著許多難以解決的問題，如早熟收斂、控制參數(shù)的選擇等，綜合各種改進措施，將最優(yōu)保存策略、自適應設定交叉概率和變異概率、適應度縮放的思想融入到基本遺傳算法中，對算法進行改進。 再次，通過對PID控制算法的介紹，把遺傳算法

3、和PID控制相結(jié)合設計了遺傳算法PID控制器，該控制器利用遺傳算法優(yōu)秀的尋優(yōu)能力來對PID控制器的控制參數(shù)進行尋優(yōu)，以使PID控制器在各個工況點都能取得較好的控制參數(shù)。 最后，利用對AUV運動的完整數(shù)學模型的線性化得到的其航向控制器、深度控制器和縱傾控制器的設計模型設計了航向控制器、深度控制器和縱傾控制器。并對控制器的控制效果進行仿真，仿真結(jié)果證實了遺傳算法PID控制器能在不同工況點以及海流干擾情況下取得較好的控制效果，并且通過