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第1章 绪论 1

1.1 UVMS研究现状 2

1.2 UVMS运动建模及规划策略 9

1.3 UVMS控制策略 10

参考文献 14

第2章 基本数学知识 18

2.1 坐标系及坐标变换 18

2.2 空间变换与描述 21

2.3 水下机械臂连杆以及连杆参数 24

2.4 D-H矩阵表示法 26

2.5 拉格朗日法——UVMS系统建模 28

第3章 水下机器人运动学和动力学建模方法 35

3.1 水下机器人的结构 35

3.2 坐标系及坐标转换 36

3.3 动力学方程的建立 37

3.4 基本的流体动力学 41

3.5 水下机器人的运动学方程 45

3.6 ROV运动学建模方法 46

3.7 ROV受力分析 48

3.8 ROV动力学建模方法 55

3.9 ROV运动学模型解耦方法 60

参考文献 68

第4章 典型水下机械臂运动学和动力学推导 70

4.1 水下机械臂基本运动学和动力学方法 70

4.2 七功能和五功能水下机械臂运动方程的建立 74

4.3 七功能水下机械臂和五功能水下机械臂逆运动学分析 87

4.4 机械臂动力学建模 94

4.5 水下机械臂动力学模型 105

参考文献 119

第5章 水下机器人稳定性分析方法 120

5.1 运动稳定性的基本定义 120

5.2 水下机器人运动稳定性的研究 121

5.3 ROV系统稳定性分析 129

5.4 ROV单自由度稳定性分析 131

参考文献 133

第6章 ROV运动控制方法 134

6.1 深海作业型ROV操纵性验证 134

6.2 深海作业型ROV六自由度运动控制器选择策略 143

6.3 横摇和纵倾运动的PID控制器设计 143

6.4 垂向与艏向运动的带有NDO的自适应Terminal滑模控制器设计 151

6.5 轴向与侧向运动的自适应Backstepping滑模控制器设计 164

6.6 ROV多控制器六自由度联合控制 175

参考文献 189

第7章 水下机器人的运动控制器设计 190

7.1 计算扭矩控制器的设计 190

7.2 无源自适应控制器的设计 195

7.3 海流引起干扰的自适应补偿 199

7.4 输入的不确定性补偿 203

7.5 实验结果与分析 204

参考文献 212

第8章 AUV水下机械臂的协调控制方法 213

8.1 垂直面内UVMS数学模型 213

8.2 自适应反步方法以及非线性干扰观测器 218

8.3 垂直面UVMS控制器设计 220

8.4 水平面内UVMS数学模型 229

8.5 模糊逻辑控制 232

8.6 自适应模糊滑模控制 238

8.7 水平面UVMS引入NDO的自适应模糊滑模策略 243

8.8 神经网络控制概念介绍 252

8.9 n自由度水下机械臂控制器设计 254

8.10 垂直面水下机械臂控制 256

参考文献 266

第9章 ROV与水下机械臂的协调控制方法 267

9.1 引言 267

9.2 反演法原理 268

9.3 ROV模型测试与分析 271

9.4 反演算法的应用 275

9.5 系统的模型搭建 280

9.6 反演控制器的设计 284

9.7 仿真与分析 285