自主水下航行器控制系统设计开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着海洋资源开发和军事战略需求的不断增长，自主水下航行器（autonomousunderwatervehicle，auv）作为一种具有高机动性、强隐蔽性和可执行复杂任务能力的无人平台，正日益受到世界各国的重视。

auv控制系统作为其核心模块，直接决定了auv能否安全、可靠、高效地完成预定任务。

因此，开展auv控制系统设计研究，对于提升auv的自主能力、智能化水平和应用范围具有重要的理论意义和现实意义。

2. 本选题国内外研究状况综述

1. 国内研究现状

近年来，我国在自主水下航行器（auv）领域取得了显著进展，尤其在控制系统设计方面取得了一系列成果。

国内学者在auv建模、导航控制、路径规划和避障等方面开展了大量研究工作，并取得了一些突破性进展。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将针对自主水下航行器（auv）控制系统设计问题展开深入研究，主要内容包括以下几个方面：
1.auv系统建模与分析:分析auv的系统组成和工作原理，建立auv的运动学和动力学模型，并对模型进行线性化和简化处理，为控制系统设计提供理论基础。

分析auv的外部环境因素，如水流、波浪等对auv运动的影响，建立相应的干扰模型。

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，逐步开展auv控制系统设计工作。

1.理论分析阶段:深入研究auv的运动学和动力学特性，建立精确的数学模型。

分析auv控制系统的功能需求和性能指标，确定控制系统的设计方案。

5. 研究的创新点

本研究将在以下几个方面进行创新：
1.高效路径规划算法:针对现有auv路径规划算法存在计算复杂度高、难以适应复杂海洋环境等问题，本研究将提出一种基于改进a算法的路径规划策略，提高算法的计算效率和环境适应性，使auv能够在满足安全性和避障要求的同时，快速规划出最优或接近最优的航行路径。

2.鲁棒自适应运动控制:针对auv在复杂海洋环境中易受水流、波浪等干扰因素影响的问题，本研究将设计一种鲁棒自适应运动控制算法，通过引入自适应控制策略，实时估计和补偿干扰因素的影响，提高auv的航行稳定性和抗干扰能力，确保auv能够精确跟踪预定轨迹。

3.多传感器融合导航:针对单一传感器导航精度有限的问题，本研究将采用多传感器融合导航技术，将惯性导航系统（ins）、多普勒测速仪（dvl）、深度传感器等多种传感器的信息进行融合，提高auv的导航精度和可靠性，为auv的路径规划和运动控制提供更准确的位置、姿态和速度信息。

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. 王宏健,王刚,王树青,等.基于改进人工势场法的auv三维路径规划[j].哈尔滨工程大学学报,2021,42(11):1608-1617.

2. 边信,万磊,李一鸣,等.基于改进蚁群算法的auv三维路径规划[j].船舶工程,2021,43(03):74-81 102.

3. 王帅,田文祥,刘明雍.基于改进遗传算法的auv三维路径规划[j].中国航海,2021,44(01):56-61 117.