近水面作业的机器人综合减摇研究

张立华，吴宏圣，张 杰

(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光电技术研发中心，长春 130033;2.一汽轿车股份有限公司 产品部电气系统科，长春 130033)

近水面作业的机器人综合减摇研究

张立华1，吴宏圣1，张 杰2

(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光电技术研发中心，长春 130033;2.一汽轿车股份有限公司 产品部电气系统科，长春 130033)

近水面作业的机器人会受到波浪干扰力的影响，很难保持稳定的姿态。根据机器人近水面作业时所受到的波浪干扰力的计算方法和机器人六自由度模型的状态空间表达式，计算出适用于变结构控制器的状态空间方程。在此基础上进行了积分变结构控制器的设计过程，然后借助Matlab软件，对机器人的横摇、纵摇运动中带有PID控制器和带有变结构控制器两种情况分别进行仿真，经过对比分析，变结构控制器较好的控制了机器人的姿态。

近水面机器人;运动模型;综合减摇;积分变结构控制器

开发海洋资源是人类一直面临的重大课题，因此开发海洋作业的机器人成为各国的重点研究之一。我国在本世纪初也开展了水下机器人的设计研究，取得了很多成就，如沈阳自动化研究所设计的水下机器人可以在环境恶劣的条件下救助落水者［1］，哈尔滨工程大学在减摇控制方面也进行了很多理论研究［2，3，4，5］。在近水面机器人的控制算法中，变结构控制(即滑模控制)因其滑动面的设计与控制对象的参数以及各种干扰无关，而且响应快、对参数和外干扰变化不灵敏、物理实现简单等优点，成为在机器人近水面控制的主要应用［6］。……