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题名输入受限下自主水下航行器路径跟踪控制
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作者
唐杨周
杨柯
何波
严天宏
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机构
中国计量大学机电工程学院
中国海洋大学信息科学与工程学部
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出处
《计算机仿真》
2024年第4期418-425,共8页
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基金
国家重点研发计划项目(2019YFC1408304)。
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文摘
针对欠驱动式自主水下航行器AUV的三维路径跟踪控制问题,设计了一种按设定误差性能指标函数收敛的反演滑模控制器。首先基于航行器的运动学和动力学模型将路径跟踪问题转化为非线性系统的镇定问题;然后,利用反演法和李雅普诺夫稳定性理论逐步修正虚拟控制律,从而使控制器能够保证系统的稳定性和鲁棒性。为解决舵执行器的速率受限的问题,通过调整跟踪误差的收敛过程速度的方法设计了控制器。仿真结果表明,上述控制器能够实现对三维直线路径的精确跟踪,而且明显降低了控制系统执行器的速率要求。
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关键词
自主水下航行器
路径跟踪
滑模控制
反演法
输入受限
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Keywords
Autonomous underwater vehicle
Path tracking
Sliding mode control
Backstepping method
Input constraints
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分类号
TP273
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名X舵欠驱动AUV凯恩动力学建模
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作者
杨柯
唐杨周
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机构
中国计量大学机电学院
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出处
《舰船科学技术》
北大核心
2024年第2期81-85,共5页
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基金
中国计量大学科研启动基金资助项目(01101/200853)。
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文摘
X舵欠驱动AUV结构复杂、舵片与本体之间相互作用力增多,对其进行动力学建模变得非常困难。为了克服相互作用力对建模过程的影响,引入凯恩动力学的相关知识,推导出X舵欠驱动AUV的凯恩动力学模型。以广义坐标为基础,推导出力的作用点处的广义速度、偏速度、偏角速度的计算公式,给出了计算广义主动力和广义惯性力的方法,展示了凯恩动力学的建模步骤。通过水平面和垂直面的仿真结果,验证了该建模方法的有效性。该建模方法可以避免相互作用力的计算,清晰地展示出力对动力学模型的贡献。
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关键词
X舵欠驱动AUV
凯恩动力学
广义主动力
广义惯性力
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Keywords
X-rudder underactuated AUV
Kane dynamics
generalized active force
generalized inertia force
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分类号
TP242.6
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名基于反步滑模控制的欠驱动AUV定深运动研究
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作者
吴子明
杨柯
唐杨周
郭乃欢
沈钺
何波
严天宏
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机构
中国计量大学机电工程学院
中国海洋大学信息科学与工程学院
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出处
《舰船科学技术》
北大核心
2023年第1期114-119,共6页
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基金
国家重点研发计划项目(2019YFC1408304)。
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文摘
欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)深度控制是完成水下作业任务的重要基础,为了在复杂海况中抑制外界产生的干扰,更稳定地实现欠驱动AUV垂直面上的定深运动控制,设计基于虚拟控制律和反步法结合的滑模控制器(sliding mode controller,SMC)。首先,引入固定坐标系和运动坐标系之间的坐标转换,建立垂直面运动误差模型,将深度误差的镇定转换为纵倾角和纵倾角速度误差的镇定;然后利用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论证明控制器的稳定性。最后,仿真结果和海试表明,本文设计的控制器能够有效完成给定深度的运动控制,且对外界干扰有一定的鲁棒性。
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关键词
欠驱动AUV
定深控制
反步滑模控制
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Keywords
underactuated AUV
depth control
backstepping sliding control
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分类号
TP273
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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