摘要
深海底蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源，隨著陸上資源的日益短缺，越來
越凸顯深海采礦的重要性。集礦機準(zhǔn)確的按照預(yù)定路徑行走是深海采
礦的一個最基本的要求。提高集礦機的軌跡跟蹤精度，對提高整個采
礦系統(tǒng)的集礦效率和工作可靠性有著重要的意義。
本文研究的目的是尋找一種有效的軌跡跟蹤算法，使工作于深海
底、易受到隨機大干擾的集礦機能以小于lm的誤差跟蹤規(guī)劃路徑行
走。通過對集礦機行走特點和驅(qū)動系統(tǒng)分析，建立了集礦機的運動學(xué)
模型、變量泵和液壓馬達的數(shù)學(xué)模型。運用雙環(huán)控制方式實現(xiàn)了集礦
機的軌跡跟蹤，其中外環(huán)采用滑模變結(jié)構(gòu)控制方式實現(xiàn)集礦機位姿誤
差跟蹤，內(nèi)環(huán)運用PID控制器實現(xiàn)了集礦機的速度跟蹤。為減弱變結(jié)
構(gòu)系統(tǒng)的抖振，在設(shè)計趨近律時，采用連續(xù)函數(shù)代替符號函數(shù)。
運用MAfLAB工具進行了軌跡跟蹤算法仿真實驗研究。針對直
線和圓軌跡，分別給定具有初始誤差的系統(tǒng)初始位姿，引入速度限制
和系統(tǒng)干擾等多種情況進行仿真。仿真結(jié)果證明，采用等速趨近律的
滑模變結(jié)構(gòu)控制的軌跡跟蹤算法能夠使機器人獲得較好的跟蹤效果，
在較好的消除系統(tǒng)誤差的同時，具有較小的抖振。
關(guān)鍵詞深海集礦機，軌跡跟蹤，變結(jié)構(gòu)控制
摘要................................................................................................
ABSTRACT......……，.......……，............................................................
第一章緒論............................……，................................................
1.1課題來源.............................................................................
1.2深海集礦機研究現(xiàn)狀.........……〔.........................................
1.2.1深海采礦國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.......................................
1.2.2深海集礦機的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀...............................
1.3集礦機的軌跡跟蹤..............................................................
1.3.1集礦機的行走控制問題...........................................
1.3.2深海采礦對集礦機軌跡跟蹤精度要求..................…
1.4軌跡跟蹤算法研究現(xiàn)狀.....................................................
1.4.1履帶式車輛軌跡跟蹤方法........................................
1.4.2移動機器人軌跡跟蹤方法..................……，...............
1.5本文的主要內(nèi)容.....................................……，......................
第二章深海集礦機運動建模研究...............……，............................
2.1深海集礦機運動學(xué)模型...................……，……，.....................
2.1.1深海集礦機結(jié)構(gòu).....……，.，...........……，........................
2.1.2深海集礦機行走運動學(xué)模型.....……，......……，...........
2.2液壓驅(qū)動模型研究…，...........……，.，......................................
2.2.1電液比例閥.................................................................
2.2.2柱塞式變量泵............................................................
2.2.3液壓馬達....................................................................
2.3小結(jié)......................................................................................
第三章基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的深海集礦機軌跡跟蹤..................
3.1集礦機軌跡跟蹤問題描述..................................................
3.2變結(jié)構(gòu)控制的基本理論......................................................
3.2.1變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的基本概念....................................
3.2.2變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的設(shè)計方法....................................
3.2.3滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的抖振問題‘.…，.....……，..........
3.3深海集礦機軌跡跟蹤控制...................................................
3.3.1滑模切換函數(shù)的設(shè)計...............................................
3.3.2滑?？刂破髟O(shè)計....................................................…
3.3.3速度受限策略設(shè)計..................................................
3‘4本章小結(jié)...........................................................................
第四章焦礦機軌跡跟蹤算法仿真研究.................................……，
4.15函數(shù)模塊.................……，...........................……，................
4.1.15函數(shù)模塊簡介.......................……，..........................
4.1.25函數(shù)子程序的功能.............................................……
4.2仿真過程...........................................................……，..........
4.2.1集礦機軌跡跟蹤系統(tǒng)仿真.............……，..................
4.2.2液壓驅(qū)動系統(tǒng)仿真分析..........................................
4.3仿真結(jié)果............................................................................
4.3.1履帶速度跟蹤...................................……，................
4.3.2直線軌跡仿真........................……，.....……，...............
4.3.3圓軌跡仿真............……，...........................................
4.3.4加入干擾后的仿真..................................................
4.4本章小結(jié)............................................................................
第五章總結(jié)與展望........................................................................
5.1總結(jié)..............................................................……，...............
5，2展望........................................................