摘要:

针对海流干扰作用下欠驱动自主水下航行器(AUV)的航路点跟踪控制问题,建立了水平面内欠驱动AUV三自由度数学模型,以相对于水流的前向速度和角速度为虚拟输入,设计了航路点跟踪控制的运动学控制律,然后基于反演方法设计了动力学控制律,得到控制力和控制力矩.在航路点跟踪控制仿真研究中,指定AUV依次通过惯性坐标系内一系列航路点,仿真结果表明,所设计的控制律有效,欠驱动AUV能较好的完成航路点跟踪任务,并到达最终目标点.

摘要:

针对欠驱动自主水下航行器(AUV)在未知参数摄动上界约束下三维路径跟踪问题,为了抑制外界扰动和滑模控制产生的抖振,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络积分滑模的空间路径跟踪控制器.通过引入Serret-Frenet局部坐标系和视线法(LOS)制导律,将路径跟踪的位置误差镇定转换为视线角误差的镇定.在此基础上,基于Lyapunov直接法设计运动学虚拟控制律,用以镇定视线角误差.并通过引入RBF神经网络和积分滑模面,设计动力学路径跟踪控制器.Lyapunov稳定性理论证明了所设计的路径跟踪控制器的稳定性.仿真对比结果表明,该路径跟踪控制器在不失快速性的前提下能够有效跟踪三维直线路径,提高了控制精度,且抑制了抖振,对外界扰动具有一定的鲁棒性.

摘要:

为了实现具有参数摄动和随机扰动等不确定性欠驱动自主水下航行器的鲁棒控制,基于线性二次型调节器(LQR)方法和滑模控制,设计了一种鲁棒最优积分滑模控制器.首先,给出了AUV的垂直面数学模型;其次针对AUV的标称模型,根据二次型性能指标,设计了基于状态独立黎卡提方程(state dependent Riccati e-quation,SDRE)最优控制器,使标称系统的性能满足提出的最优指标;然后,考虑系统的不确定性,在SDRE标称控制器的基础上设计鲁棒最优积分滑模律,使AUV系统在满足性能指标要求的同时,对不确定性具有鲁棒性.最后,采用RE-MUS AUV系统模型验证了该方法的有效性和鲁棒性.

摘要:

研究了欠驱动自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle, AUV)的三维空间路径跟踪控制问题。针对基于虚拟向导建立的三维路径跟踪误差模型,采用滤波反步法设计跟踪控制器,通过二阶滤波过程获得虚拟控制量的导数,避免了直接对虚拟控制量解析求导的复杂过程,同时滤除了高频测量噪声,增加了系统对噪声的鲁棒性。通过设计滤波误差补偿回路,保证了滤波信号对虚拟控制量的逼近精度。基于李雅普诺夫稳定性理论设计鲁棒项,保证了闭环跟踪误差系统状态的渐近稳定。仿真结果表明了该控制器对噪声干扰具有一定的鲁棒性,能够实现对三维路径的精确跟踪。