1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1背景

海洋蕴藏着丰富的金属矿物、海底油气、可再生能源、各类生物等资源，将是下一个世纪,也是未来人类赖以生存的资源库。研究和合理利用海洋，对于人类经济和社会的发展具有重要意义"。而中国拥有长达18000多千米的海岸线，海域面积达到300多万平方千米，接近我国1/3的大陆面积。在这广袤的海域中，就蕴含了极为丰富的海洋资源。水下自治机器人，简称auv(autonomous underwater vehicle),也可称之为水下自航行器，是无人无缆的水下自主航行装置，在海洋科学考查、海洋资源勘探开发、水下结构物检修、海底油气管道铺设、海底热液研究和军事应用等方面都有着广泛的用途。auv具有水下活动范围大、机动性能好、安全、结构简单等优点，已广泛引起各国海洋开发界的重视，成为海洋领域研究的热点和前沿。对水下机器人来讲，精准的水动力模型和先进的控制方法是提高运动性能的两个关键因素。

1.2目的及意义

2. 研究的基本内容与方案

2.1现阶段研究的关键技术及存在的问题

通常，提高水动力模型的质量可以明显降低模型参数的不确定性，进而提高控制系统的性能指标。然而，目前的方法和技术，在建立精准的水动力模型时的代价和成本一般很高。尤其是，当水下机器人的外形相对复杂时，获取准确的动力和水动力参数就更加困难。这也是当前主要的水下机器人都由大型的科研和军事单位持有的重要原因之一。随着水下机器人大众化的到来，必然的要求新的建模方法提出与研究。

而对于水下机器人控制器设计来讲，水下机器人的动力与水动力模型是非线性的，其中阻尼作用使得传统控制器的性能表现并不理想。其次，水下机器人的动力特性在变化的海洋中是不确定的，与模型的标称值有较大出入。比如，当水下机器人加挂负载时，相应的机器人自身质量和惯量都会发生明显的变化。再有，欠描述的动力模型特性，部件老化或损坏等也会引起的模型参数变化，加之外部环境风浪流作用引起的扰动输入。以上诸多因素都使被控对象模型必然的存在不确定性。最后，传感器自身与外部噪声的摄入、传输信道的时间延滞和不可直接测量的重要系统状态，严重的干扰了闭环运动系统自身稳定性和高速精准控制器的性能。水下机器人控制研究的一个重要的趋势就是追求更快的控制方法，以实现操作人员对水下机器人进行动操作的辅助控制系统或者自主运动控制系统的更准确的控制效果。只有控制系统性能的提升才能简化导航定位、群组等高层级研究的过程。本文将在研究综述中重点介绍，当前主流的水动力建模方法和水下机器人pid控制方法的研究。

3. 研究计划与安排

2018.01.10 2018. 02.28资料收集；

2018. 03. 01~2018.03.9提交开题报告；

2018.03.10 ~2018. 04.30完成毕业设计论文规定的内容，提交阶段性报告;

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王永鼎，董芽笼,水下机器人动力学分析与控制系统研究[j]，制造业自动化，

[2]中海辉固地穴服务（深圳）有限公司，水下机器人发展趋势及前景[j],现代制造技术与装备，

[3]蔡卫国，李进，胡畔，皮俊鑫，水下机器人运动控制仿真研究[j]，