1.7 本书的主要研究内容

综上所述，作为要求于特殊环境作业的特种设计机器车，深海底采矿机器车的运动建模与控制技术是我国大洋开发战略中的重要组成部分，它将为深海底采矿作业的顺利实施提供一定的理论依据与技术手段。本书正是在此基础上展开的：以实现深海底采矿机器车精确控制为目标，通过对深海底作业环境及履带地面理论的研究，建立了深海底采矿机器车运动学、动力学和液压驱动系统模型；建立了深海底采矿机器车关键运动参数估计模型，提出了一种改进的SUKF最优估计算法，并采用该算法实现了深海底采矿机器车关键运动参数的在线最优估计；设计了深海底采矿机器车运动控制系统，设计了一种模糊不等分时间轨线规划方法，提出了基于模糊交叉耦合控制器的深海底采矿机器车运动控制器，实现了深海底采矿机器车的精确运动控制；最后，开发了深海底采矿模型机器车实物仿真系统，开展了试验研究，取得了较好的实验结果。

本书的结构安排如下：

第一章简要介绍了深海采矿及深海底采矿机器车的研究情况。

第二章对深海底采矿机器车作业环境进行了深入调查，研究了履带地面理论，结合深海底稀软底质的特殊性，对履带式采矿机器车在深海底特种环境下的行走特性进行了研究。

第三章从地面力学理论和流体力学理论出发，针对采矿机器车的特殊设计和特殊作业要求，对深海底采矿机器车运动建模进行了深入讨论。首先，采用地面力学理论和流体力学理论，考虑深海底采矿机器车的特殊设计和深海底特殊环境，在特别考虑履齿附加推力、推土阻力、水阻力，并忽略向心力的情况下，采用深海底沉积物特殊环境参数，对机器车牵引力和运动阻力分别建模，建立了深海底采矿机器车动力学和运动学模型。然后，从液压平衡理论出发，针对深海底采矿机器车变量液压泵—定量液压马达容积调速系统，将系统分解为电液比例阀子系统、变量泵控制液压缸子系统、柱塞泵子系统和柱塞马达子系统分别建立数学模型，在此基础上建立了深海底采矿机器车液压驱动系统模型。最后，将以上模型分别在MATLAB中实现并互相连接，建立了深海底采矿机器车运动系统仿真模型，并进行了仿真研究，取得了较好的仿真效果。

第四章从深海底采矿机器车运动机理分析出发，针对深海底采矿机器车关键运动参数估计问题，提出了深海底采矿机器车左右履带打滑率和左右履带驱动轮半径的参数估计模型；在深入研究非线性滤波算法的基础上，提出了一种改进的SUKF算法——FSUKF算法；采用所提出的模型和算法实现了对机器车关键运动参数的有效估计。

第五章从深海底采矿机器车控制系统硬件构成及作业要求出发，提出了深海底采矿机器车运动控制系统，并对系统各个模块进行了设计实现；在运动规划子系统设计过程中，提出了一种基于模糊控制的不等分状态时间轨线规划方法；在轨迹跟踪控制单元设计过程中，将履带机器车轨迹误差区分为内部误差和外部误差，提出了基于交叉耦合和模糊专家控制的控制算法，仿真结果证明了控制系统的有效性。

第六章介绍了小型深海底采矿模型机器车实物仿真系统及部分试验研究结果。首先，仿照原系统，设计并开发了电动液压驱动系统；设计并开发了30:1同比例模型车机械系统；完成了控制系统硬件选型和开发。然后，立足于实际系统，采用集成结构设计思想，开发了深海底采矿机器车控制系统软件。最后，以模型车为控制对象，给出了部分试验研究结果。

第七章对全书进行了总结，对进一步的研究工作进行了展望。 iOZ74Fp8Ds3sNmmWv1GzcScyKBb6pzrkbvuTQWUpyIFlP+zYc9DsjQedDgFzvfOJ