水下机器人航迹跟踪控制策略研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

水下机器人作为一种重要的海洋开发和探测工具，在海洋资源勘探、海底环境监测、水下目标搜救等领域发挥着越来越重要的作用。

航迹跟踪控制是水下机器人实现自主作业的关键技术之一，其目标是使水下机器人能够按照预先规划的路径进行运动，并在受到外界干扰和自身不确定性的情况下，保持对目标轨迹的跟踪精度。

研究水下机器人航迹跟踪控制策略具有重要的理论意义和实际应用价值：

2. 本选题国内外研究状况综述

水下机器人航迹跟踪控制一直是国内外学者研究的热点和难点。

1. 国内研究现状

国内学者在水下机器人航迹跟踪控制方面取得了一定的研究成果，尤其在基于滑模控制、反推控制等非线性控制方法方面，提出了一些有效的控制策略，并取得了较好的控制效果。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将围绕水下机器人航迹跟踪控制的关键技术展开，主要内容包括：
1.水下机器人系统建模：建立水下机器人的运动学和动力学模型，并考虑环境干扰因素，为控制策略的设计提供基础。

2.航迹跟踪控制方法研究：研究传统的pid控制方法、滑模控制方法、模糊控制方法等，分析其优缺点和适用范围。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值仿真和实验验证相结合的研究方法。

1.理论分析：通过查阅相关文献资料，系统学习水下机器人航迹跟踪控制的相关理论知识，掌握水下机器人运动学和动力学建模方法、控制算法设计原理等。

2.数值仿真：利用matlab等仿真软件，搭建水下机器人航迹跟踪控制仿真平台，对所设计的控制策略进行仿真验证，分析不同控制参数对系统性能的影响，优化控制算法，并与其他控制方法进行对比分析。

5. 研究的创新点

本研究将在以下几个方面进行创新：
1.针对水下机器人航迹跟踪控制中存在的模型不确定性和环境干扰问题，研究基于滑模控制和模糊控制的鲁棒控制策略，提高控制系统的抗干扰能力和鲁棒性。

2.结合水下机器人的实际应用需求，设计基于多传感器信息融合的航迹跟踪控制算法，提高控制系统的精度和可靠性。

3.开发基于虚拟现实技术的仿真平台，实现对水下机器人航迹跟踪控制过程的可视化仿真，为控制算法的设计和优化提供直观的参考。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1]田春宇,王常虹,王延辉,等.基于改进线段法的欠驱动auv三维路径跟踪控制[j].哈尔滨工程大学学报,2020,41(04):513-520.

[2]李世雄,王宏健,李宁,等.基于改进遗传算法的auv路径规划[j].哈尔滨工程大学学报,2020,41(03):392-397.

[3]万磊,王帅,王栋,等.基于改进人工势场法的auv三维路径规划[j].机器人,2020,42(02):176-184.