欠驱动自主水下航行器空间曲线路径跟踪控制研究
[Abstract]:A simple and practical robust controller based on improved backstepping for underactuated autonomous underwater vehicle (AUV),) with model uncertainty and input saturation is proposed. The path tracking error model of space curve is established in Serret-Frenet coordinate system. The kinematics and dynamics controller based on Lyapunov theory and improved backstepping method is designed with the help of angle of sight guidance and virtual guide method. Different from the traditional integrator backstepping method, this method uses the integral of tracking error to increase the robustness of the controller, and does not increase the system state variables and computational complexity. In order to solve the problem of non-causal phenomenon in the kinematics controller, the kinematic controller expression is solved by means of dynamic model. Aiming at the problem of "differential explosion" existing in traditional backstepping method and the complexity of dynamic controller, the nonlinear tracking differentiator is used to simplify the controller. The simulation results show that the proposed controller based on the improved backstepping method can realize the path tracking control of the 3D curve under the uncertainty of the model parameters and the input saturation of the underactuated AUV. The control accuracy and robustness are obviously superior to the conventional backstepping method.
【作者单位】: 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院;中国船舶重工集团公司第710研究所;61267部队第41分队;
【基金】:国家“973”计划项目(2014CB046402) 国家自然科学基金项目(51575019)
【分类号】:TP273;U664.82
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,本文编号:2301398
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