【摘 要】
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深海底矿产资源的开发现已初露端倪,它在满足未来资源需求方面日渐重要。世界各国都在加紧对深海开采技术进行研究,为海洋经济时代的到来做技术储备。集矿机是深海采矿系统最
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深海底矿产资源的开发现已初露端倪,它在满足未来资源需求方面日渐重要。世界各国都在加紧对深海开采技术进行研究,为海洋经济时代的到来做技术储备。集矿机是深海采矿系统最为关键的子系统之一,提高其自动控制性能对提高整个采矿系统的集矿效率和工作可靠性具有重要的意义。本文重点设计一种能够满足系统实时性要求和深海作业特点的路径控制系统,使集矿机按照预定路径进行采矿作业。针对深海集矿机电液驱动系统,建立了液压系统的数学模型。依据集矿机行走的特点,提出了它的运动学模型,并对路径控制问题进行了数学描述。通过坐标变换,将路径控制问题转换为一个非线性系统的镇定问题,从而可以利用基于Lyapunov方法的反演控制算法进行设计。考虑到集矿机的机械结构和海底的复杂情况,采用了速度限制策略。运用MATLAB/Simulink平台,对路径控制器进行了仿真研究。分别给定不同的初始位姿,进行了圆轨迹的仿真。考虑到海底强烈的扰动,将高斯噪声引入到系统,以检验系统的抗干扰能力。为检验反演控制器在实际系统中的控制效果,以模型车为对象,进行了试验研究。仿真和试验结果表明了所设计的路径控制器的有效性并具备对外部干扰的鲁棒稳定性。
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