基于干扰观测器的欠驱动AUV自适应反演控制

发布时间：2018-01-08 10:24

本文关键词：基于干扰观测器的欠驱动AUV自适应反演控制　出处：《中南大学学报(自然科学版)》2017年01期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：针对未知外界干扰存在的情况,提出一种基于非线性干扰观测器(NDO)的自适应反演控制,用于改善欠驱动自治水下机器人(AUV)深度跟踪控制性能。首先对欠驱动自治水下机器人的垂直面模型进行有条件的简化,得到新的运动学及动力学方程,建立简化后模型的状态方程;其次根据系统状态方程构建非线性观测器,设计自适应反演控制器,输出控制量根据李雅普诺夫稳定原理推导得出,确保包含非线性干扰观测器及自适应反演控制器在内的控制系统的一致渐进稳定性。研究结果表明:所设计的非线性干扰观测器以及自适应反演控制器可以实现欠驱动自治水下机器人在存在外界未知干扰情况下深度轨迹跟踪,具有较强的鲁棒性。
[Abstract]:Aiming at the unknown external disturbance, a nonlinear disturbance observer based on adaptive inversion control (NDO), for the improvement of underactuated autonomous underwater vehicle (AUV) depth tracking control performance. The vertical plane model of underactuated autonomous underwater robots to simplify the conditions, get the kinematics and dynamics of the new equation and set up the state equation of the simplified model; secondly based on nonlinear observer state equation of the system, the design of adaptive backstepping controller, the control output is based on the Li Yapu principle is Lyapunov stable, ensure the control system includes a nonlinear disturbance observer and adaptive backstepping controller, the consistent asymptotic stability. The results show that the design of the nonlinear disturbance observer and adaptive backstepping controller can achieve underactuated autonomous underwater robot in the presence of unknown In the case of interference, the depth trajectory tracking has strong robustness.

【作者单位】：哈尔滨工程大学自动化学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51205074) 国家科学技术部国际科技合作项目(2014DFR10010) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(HEUCF041703) 高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20112304120007)~~
【分类号】：TP242
【正文快照】： 自治水下机器人(AUV)是一种能够进行自主运行,不需要实时干预过程的水下智能机器人,相对于遥控水下机器人而言,AUV具有作业范围约束少,作业过程中可深可浅,可单个作业,亦可多个协同工作等特点[1-2]。由于其独特的优势,AUV被广泛用于深海的各种作业活动,诸如海底矿物勘测,海图

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