基于无模型自适应控制的底栖式AUV路径点跟踪控制

为了解决海洋环境不确定因素高、底栖式自主水下航行器(AUV)模型参数难以精确确定等问题,将无模型自适应控制(MFAC)方法应用于路径点跟踪控制系统中。针对传统MFAC方法在航向控制中可能存在的积分累加效应引起的收敛速度慢、跟踪精度低等问题,设计了一种改进的MFAC航向控制器,证明了航向控制误差的有界性。接着,针对封闭型视线法制导算法应用于路径点跟踪控制时AUV在路径点切换处航向控制超调较大的问题,提出了一种双曲正切型航速调整策略,该策略可以明显促进AUV在路径点切换处的平滑过渡并改善跟踪误差的收敛速度。最后,进行了底栖式AUV航向控制以及路径点跟踪控制外场试验,验证了所设计算法的有效性和优越性。

基于固定时间扩张状态观测器的底栖式AUV点镇定控制

[目的]针对受未知干扰和不确定性因素影响的底栖式自主水下航行器(AUV)点镇定控制问题,设计一种基于固定时间扩张状态观测器(FTESO)的固定时间反步控制器。[方法]首先,根据AUV点镇定跟踪误差模型提出一种固定时间扩张状态观测器,用于估计未知的集中扰动以及不可测量的速度,并使观测误差在固定时间内收敛至0;然后,在上述观测器的基础上使用反步法设计一种固定时间点镇定控制器;最后,通过加入一阶滤波器,解决反步控制器固有的“复杂性爆炸”问题,并通过李雅普诺夫稳定性分析证明闭环控制系统的半全局固定时间一致最终有界性。[结果]经仿真分析,验证了所提方案的可行性和优越性。[结论]研究表明所提方案可以解决受未知干扰与不确定性因素影响下的底栖式AUV的点镇定控制问题,并能提高控制系统的收敛时间。