水下多电机协同推进及其动态面反步滑模控制

复杂多变暗流湍急的水下环境会造成水下机器人姿态失衡,严重时会破坏船体稳定造成偏航。针对大幅度转弯工况与应对外部随机扰动等问题,提出一种归一化的比例同步系数分配方法,构造虚拟主轴多电机协同控制系统的输入,实时调配各个从动轴推进电机的参考转速;针对该方法中异速差异大、动态响应高的需求,设计有限时间动态面反步滑模控制器,提升系统响应速度;并设计指数衰减转矩观测器,以解决水下机器人不能安装转矩传感器,但虚拟主轴方法对转矩检测精度要求较高的矛盾。仿真与实验结果表明,这种异速协同控制方法在处理瞬时大负载变化与恒定非线性扰动时,可以做到较好的实时性、鲁棒性和精度之间的平衡。