基于反步法的欠驱动水下机器人鲁棒定深控制

发布时间：2018-07-03 07:35

  本文选题：自主水下机器人 + 鲁棒控制　； 参考：《华中科技大学学报(自然科学版)》2017年10期

【摘要】：针对舵桨联动式欠驱动水下机器人定深巡航任务,在运动学阶段设计关于垂向深度差的渐近视线制导角,从而将定深跟踪过程中垂向和俯仰的耦合控制转变为单一可控的俯仰控制,解决水下机器人垂向自由度上欠驱动特性.基于反步法技术在动力学阶段构建全系统李雅普诺夫函数,避免了运动学子系统与动力学子系统合成引起的复杂级联分析,提高了算法的艇载移植性.仿真结果表明:所设计的控制器对未知海流干扰具有一定的鲁棒性,能够确保欠驱动水下机器人准确跟踪期望的深度.
[Abstract]:Aiming at the constant depth cruising mission of underwater vehicle with rudder and propeller linkage, the asymptotic line-of-sight guidance angle of vertical depth difference is designed in kinematics stage. Thus, the coupling control of vertical and pitching in the process of depth determination tracking is transformed into a single controllable pitch control, which solves the underactuation characteristics of underwater vehicle in vertical degree of freedom. Based on the backstepping technique, the Lyapunov function of the whole system is constructed in the dynamic stage, which avoids the complicated cascade analysis caused by the combination of kinematics subsystem and dynamics subsystem, and improves the transplantability of the algorithm. The simulation results show that the proposed controller is robust to the unknown current disturbance and can ensure that the under-actuated underwater vehicle can accurately track the desired depth.
【作者单位】： 华中科技大学船舶与海洋工程学院;华中科技大学机械科学与工程学院;华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51579111,51209100) 海洋工程国家重点实验室基金资助项目(201504)
【分类号】：TP242

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