Курсовая работа: Динамика и процессы управления для подводного робота-манипулятора

Содержание


Содержание................................................................................................ 2

Введение.................................................................................................... 3

Постановка задачи...................................................................................... 5

Обзор литературы....................................................................................... 7

Глава 1. Математическая модель подводного робота-манипулятора.............. 9

1.1. Уравнения движения подводного робота-манипулятора................. 9

1.2. Линеаризация уравнений динамики............................................. 13

Глава 2. Управление роботом-манипулятором в вертикальной плоскости... 16

2.1. Построение оптимального асимптотического наблюдателя............... 16

2.2. Построение стабилизирующего закона управления.......................... 17

Глава 3. Имитационный моделирующий комплекс в среде Simulink........... 19

3.1. Компьютерная модель подводного робота-манипулятора................. 19

3.2. Компьютерная модель асимптотического наблюдателя.................... 21

3.3. Компьютерная модель системы стабилизирующего управления........ 22

Глава 4. Результаты имитационного моделирования.................................. 24

4.1. Анализ работы асимптотического наблюдателя и системы управления

24

Выводы.................................................................................................... 31

Заключение.............................................................................................. 32

Список литературы................................................................................... 33

Приложение A.......................................................................................... 35






2

Введение


Робот (от чеш. robota – тяжёлый труд, каторга) – автоматическое устройство, созданное для того, чтобы заменить человека в опасных ситуациях и средах и освободить его от однообразных рутинных операций. Современные роботы, созданные на базе последних достижений науки и техники, применяются во всех сферах человеческой жизни [4].

Робототехника – прикладная наука, объединяющая такие дисциплины, как механика, телемеханика, электроника, информатика, электротехника и радиотехника, искусственный интеллект и производство.

Робототехнические комплексы являются основой автоматизации промышленности, медицины и космонавтики. Создание таких комплексов в настоящее время является актуальной задачей, требующей широкого привлечения информационных технологий и вычислительной техники.

Подводная робототехника является одной из новейших областей в рамках данного направления. В последние годы необитаемые подводные аппараты (НПА), оснащенные многозвенными роботами-манипуляторами, широко используются для решения таких задач, как исследование морского дна, мониторинг и обслуживание трубопроводов и кабельных линий, сбор биологических и геологических проб жидкостей, освоение морских нефтяных и газовых месторождений, проведение подводных аварийно-спасательных работ. Объясняется это тем, что применение пилотируемых аппаратов очень опасно и несет большие эксплуатационные расходы.

Исследования в области моделирования и управления подводными роботами в конечном итоге направлены на достижение