基于改进人工势场法的水下滑翔机路径规划

研究了水下滑翔机在单个运动周期下躲避障碍物的路径规划问题,针对水下滑翔机运动特点,采用改进的人工势场法,规划出避障路径。首先,对传统的人工势场法进行改进,以克服局部极值与目标不可达问题,并引入速度势场函数,将静态势场转变为动态势场;然后,将水下滑翔机的运动特性及约束考虑进来,提出障碍物影响半径确定方法;之后,分析了定常海流对路径规划的影响。最后,以HUST-2号水下滑翔机为例在不同情况下进行仿真试验。结果表明,所用方法能使水下滑翔机成功避开水中静态与动态障碍物。

AUV全局路径规划环境建模算法研究进展

AUV的路径规划算法是AUV最为核心的技术之一。本文在分析AUV自主巡航技术背景的基础上,综述针对海底环境的全局路径规划环境建模方法的研究现状,并比较栅格法、拓扑法和可视图法的优缺点;讨论了国内外学者在探索海流对AUV全局路径规划环境建模影响方面的研究进展。基于对AUV海流影响研究现状,展望了该领域的发展方向,并给出了2种考虑洋流影响的AUV全局路径规划环境建模算法。

UUV水下模型预测滑模跟踪控制算法

水下机器人(UUV)工作时常伴有海流状况,UUV控制的不稳定性可能导致其无法工作或出现安全问题。针对水下机器人受海流频繁干扰的问题,设计了一种含海流因素的模型预测与自适应滑模级联的控制方法(OCMPC-ASMC),在高精度跟踪轨迹的同时,能提高水下机器人在持续海流或者突发海流扰动时跟踪控制的鲁棒性。首先,设计基于模型预测控制方法的运动学控制器,将海流速度合成到UUV的参考速度中,构建含海流因素的预测模型;然后,设计一种自适应滑模动力学控制器,通过速度、位置的反馈使得水下机器人能够实现对海流干扰的自适应;最后,在MATLAB上进行三维空间仿真并与传统MPC-SMC和反步控制比较,验证了所提方法应对波动海流有很强的鲁棒性与自适应能力。