水下自主航行器垂直面运动的预测控制

发布时间：2018-09-07 16:58

【摘要】：针对近水面海浪干扰下水下自主航行器(AUV)的深度跟踪及姿态控制问题,提出一种基于非线性降维状态观测器(ROSO)的预测控制.通过非奇异坐标变换实现AUV垂直面运动非线性模型的状态估计,并将状态估计结果用于预测控制及其预测模型的在线线性化过程中,在仿真实验中对ROSO与全维状态观测器(FOSO)的状态估计结果进行对比,同时也对比了所提出的基于在线线性化的预测控制(PC-NMOL)与现有的非线性预测控制(NPC)的控制效果.仿真结果证明了所提出的方法可以得到精确的状态估计,且具有动态响应快,对外部扰动鲁棒性强的特点.
[Abstract]:Aiming at the problem of depth tracking and attitude control of underwater autonomous vehicle (AUV) (AUV) under near-surface wave disturbance, a predictive control based on nonlinear reduced-order state observer (ROSO) is proposed. The state estimation of AUV vertical motion nonlinear model is realized by nonsingular coordinate transformation, and the result of state estimation is used in the process of on-line linearization of predictive control and prediction model. In the simulation experiment, the state estimation results of ROSO and full-dimension state observer (FOSO) are compared, and the control effects of the proposed on-line linear-based predictive control (PC-NMOL) and the existing nonlinear predictive control (NPC) are also compared. The simulation results show that the proposed method can obtain accurate state estimation and has the characteristics of fast dynamic response and strong robustness to external disturbances.
【作者单位】： 哈尔滨工程大学自动化学院;北京航天自动控制研究所;
【基金】：国家自然科学基金(51279039)
【分类号】：U664.82

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本文编号：2228864