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1 绪论1

1.1 深海采矿的历史意义1

1.2 深海采矿的国内外研究现状2

1.3 深海底采矿机器车的国内外研究现状5

1.4 深海底采矿机器车运动建模技术研究10

1.5 基于非线性滤波方法的模型关键参数估计14

1.6 深海底采矿机器车运动控制15

1.7 本书的主要研究内容16

2 深海底采矿机器车工作环境及行走特性研究18

2.1 我国矿区水文特性和海泥土力学特性18

2.1.1 我国矿区底层海流动力学特性19

2.1.2 我国矿区海泥土力学性质20

2.2 车辆一地面相互作用力学——地面力学21

2.2.1 塑性平衡理论21

2.2.2 地面参数测量理论22

2.3 小结24

3 深海底采矿机器车运动建模研究25

3.1 深海底采矿机器车行走机构及工作要求25

3.1.1 深海底采矿机器车行走建模简化条件27

3.1.2 深海底采矿机器车履带牵引力模型27

3.1.3 深海底采矿机器车运动阻力模型30

3.1.4 深海底采矿机器车运动学模型34

3.1.5 深海底采矿机器车动力学模型36

3.2 深海底采矿机器车液压驱动系统38

3.2.1 深海底采矿机器车行驶驱动液压系统原理39

3.2.2 深海底采矿机器车行驶驱动液压系统模型研究41

3.3 基于MATLAB的深海底采矿机器车建模及仿真研究48

3.3.1 左右履带液压驱动系统子模块Simulink实现及有效性验证50

3.3.2 深海底采矿机器车地面及环境阻力子模型及系统仿真55

3.3.3 深海底采矿机器车运动学模型及系统仿真57

3.4 小结58

4 基于非线性滤波方法的深海底采矿机器车关键运动参数估计60

4.1 深海底采矿机器车关键运动参数估计模型60

4.1.1 左右履带打滑率在线计算模型61

4.1.2 履带驱动轮有效半径在线计算模型63

4.1.3 深海底采矿机器车关键运动参数非线性估计模型64

4.2 基于UKF滤波算法的深海底采矿机器车关键运动参数估计研究65

4.2.1 UKF方法研究65

4.2.2 改进的SUKF算法——FSUKF算法69

4.2.3 深海底采矿机器车关键运动参数估计仿真72

4.3 小结74

5 深海底采矿机器车运动控制研究76

5.1 深海底采矿机器车控制系统硬件构成及作业要求76

5.2 深海底采矿机器车运动控制系统设计79

5.3 深海底采矿机器车运动规划80

5.3.1 深海底采矿机器车路径规划81

5.3.2 深海底采矿机器车状态时间轨线规划82

5.4 深海底采矿机器车轨迹跟踪控制84

5.4.1 基于交叉耦合控制的履带机器车内部误差补偿84

5.4.2 基于模糊专家控制的深海底采矿机器车外部误差补偿87

5.5 小结90

6 深海底采矿模型机器车实物仿真系统开发及试验研究92

6.1 模型机器车开发92

6.2 深海底采矿模型机器车控制系统开发94

6.2.1 深海底采矿模型机器车控制系统硬件设计94

6.2.2 深海底采矿模型机器车控制系统软件设计96

6.3 深海底采矿模型机器车试验研究102

6.4 小结105

7 结论与展望106

参考文献109