水下柔索悬吊并联运动平台的设计理论与控制方法研究

项目名称： 水下柔索悬吊并联运动平台的设计理论与控制方法研究

项目编号： No.51409237

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 水利工程

项目作者： 任凭

作者单位： 中国海洋大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 作为海洋智能装备的一类，现有的水下机器人ROV与AUV等都存在负载能力小，作业能力有限，运动轨迹易受环境干扰等缺点。本项目将并联机构学与水下机器人学融合，提出多自由度水下柔索悬吊并联运动平台的概念。该机构由水面船体，驱动柔索与水下平台三部分组成，通过船体上的缆车改变柔索长度来控制水下平台的位姿，具有工作空间大，负载能力强，抗环境扰动能力强等优点。围绕该机构的三种平面基本构型与两种空间基本构型，本项目拟开展运动学，动力学，轨迹规划与鲁棒控制等研究。采用牛顿-欧拉法、拉格朗日法、有限元法相结合的方法建立该系统在海洋环境下包含多种环境扰动力在内的刚柔体耦合动力学模型。综合滑模控制、H∞控制等多种鲁棒控制算法的优点设计控制器，实现水下平台在水面船体浮动或巡航时的运动稳定性以及对扰动的抵抗能力。最终形成一套设计与控制水下柔索悬吊并联平台的系统性理论方法，对我国海洋智能装备事业的发展具有积极意义。

中文关键词： 悬索并联机构；悬链线方程；滑模控制器；张力约束；区间分析

英文摘要： As a class of marine intelligent instruments, existing underwater robots such as ROV and AUV all suffer from small load capacity, limited functionality and vulnerability to environmental disturbances. This project is aiming to fuse parallel mechanisms and

英文关键词： Cable-Suspended Parallel Mechanisms；Catenary Equations；Sliding Mode Control；Tension Constraints；Interval Analysis