北京邮电大学学报

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北京邮电大学学报 ›› 2010, Vol. 33 ›› Issue (3): 20-23.doi: 10.13190/jbupt.201003.20.lanxj

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水下球形机器人BYSQ-2的原理与动力学分析

兰晓娟,贾庆轩,孙汉旭   

  1. (北京邮电大学 自动化学院, 北京 100876

  • 收稿日期:2009-07-03 修回日期:2009-11-02 出版日期:2010-06-28 发布日期:2010-05-14
  • 通讯作者: 兰晓娟 E-mail:lanbupt@gmail.com
  • 基金资助:

    国家高技术研究发展计划项目(2006AA04Z243国家自然科学基金项目(50775013); 

    高等学校博士学科点专项科研基金项目(200800130002

Principle and Dynamic Analysis of a NewType 

Spherical Underwater Vehicle

LAN Xiao-juan; JIA Qing-xun; SUN Han-xu   

  • Received:2009-07-03 Revised:2009-11-02 Online:2010-06-28 Published:2010-05-14

摘要:

介绍了一种新型内置姿态调节机构的水下球形机器人BYSQ2的结构构型、工作原理和性能参数,并分析

该机器人的动力学特性,最后研究了机器人外壳的姿态保持控制方法. BYSQ2内部的双驱动转向机构与螺

旋桨推进器配合,可完成水下空间六自由度运动;分别建立球壳和配重的动力学模型;基于流体动力学分析,

建立球壳姿态保持控制模型,并将非线性控制模型近似线性化,然后用模糊自适应比例积分微分控制器

PID)方法控制配重的摆角,使球壳姿态保持稳定仿真结果表明,该方法可获得良好的动、静性能,是一

种简单有效的控制方法. 

关键词: 水下球形机器人, 结构构型, 动力学模型, 姿态保持

Abstract:

The structural configuration, principle of work, performance parameter, dynamic models and 

attitude hold control scheme of a newtype spherical underwater vehicle BYSQ2 are proposed. 

BYSQ-2 has a thruster and a steering gear with dual drive , and can complete degree of freedom

6DOFmovement in the inertial frame. Because of the unique structure, the dynamic models of the

 thruster and the pullback weight are built respectively. The spherical hull's attitude hold control model

 is linearized by approximation, and the swing angle of the inverted pendulum is controlled by self

adaptive fuzzy proportionintegraldifferential controllerPIDscheme. Simulation result illustrates 

that the scheme can acquire satisfied dynamic and static performance.

Key words: spherical underwater vehicle, structural configuration, dynamic models, attitude hold

中图分类号: