水下滑翔蛇形机器人滑翔运动建模与优化控制

• 作者: 唐敬阁 常健 张国伟 李斌 王聪
• 来源期刊: 东南大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 水下滑翔蛇形机器人 LQR控制器 LQI控制器 轨迹跟踪 滑翔运动
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 页码范围: 94-100
• 页数: 7页
• 分类号: TP242.3
• 字数: 4553字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-0505.2019.01.014

摘要

为了实现水下滑翔蛇形机器人滑翔轨迹的稳定控制,针对机器人的外形和尺寸受限问题,对机械结构进行了设计与分析.基于所设计的机械系统,采用动量定理和动量矩定理,建立滑翔运动的数学模型.对非线性模型进行线性化,并采用最优二次型控制策略(LQR)设计状态反馈控制器.为了增强系统对参数扰动的鲁棒性,加入积分控制,构成LQI控制器.通过仿真对2种控制策略的稳定性、鲁棒性和跟踪误差进行分析,结果表明,2种控制策略均能实现渐近轨迹跟踪和输入扰动抑制;LQI控制器还可以实现水动力参数扰动抑制;LQI控制器的稳态跟踪误差为0.271 5m,比LQR控制器跟踪误差降低了27.58％.