基于动态面的AUV水平面轨迹跟踪滑模控制Sliding Mode Control for Horizontal Trajectory Tracking of AUV Based on Dynamic Surface
许辰宇,靳华伟,闫方正
摘要(Abstract):
水下自主航行器(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)是一种新型的海洋勘探和水下作业的无人水下平台,针对水下自主航行器AUV的水平面轨迹跟踪问题,建立了欠驱动AUV水平面运动学及动力学模型,建立了水平面轨迹误差方程.根据动态面滑模变结构控制理论,设计了扰动观测器来观测外界扰动,并引入低通滤波器来克服对虚拟控制变量求导时出现的微分爆炸现象,从而设计出AUV水平面轨迹跟踪控制器.经仿真验证,控制器能够实现AUV在水平面上的航速与角度的跟踪,并能够稳定控制其轨迹跟踪误差.
关键词(KeyWords): 欠驱动AUV;轨迹跟踪;低通滤波器;滑模控制
基金项目(Foundation): 安徽省矿山智能装备与技术重点实验室开放基金(ZKSYS202102)
作者(Author): 许辰宇,靳华伟,闫方正
DOI: 10.16393/j.cnki.37-1436/z.2023.05.015
参考文献(References):
- [1]李光磊,李冀永,钟荣兴,等.基于改进Super-Twisting滑模与干扰观测器AUV控制方法[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(03):300-307.
- [2]付江锋,严卫生,赵涛.欠驱动 AUV 的直线航迹跟踪控制[J].计算机仿真,2009 (10):145-147.
- [3]李广有,王娜,尹庆华.基于干扰观测器的AUV垂直面等效滑模控制[J].机械制造与自动化,2023,52(02):149-152.
- [4]马良,杨照,李鹏.自治潜水器作业安全风险因子研究[J].舰船科学技术,2023,45(09):104-107.
- [5]闫敬,陈天明,关新平,等.自主水下航行器协同控制研究现状与发展趋势[J].水下无人系统学报,2023,31(01):108-120.
- [6]Daoliang L,Ling D.AUV Trajectory Tracking Models and Control Strategies:A Review[J].Journal of Marine Science and Engineering,2021,9(09):132-140.
- [7]Zhuoyu Z,Mingwei L,Dejun L.A double-loop control framework for AUV trajectory tracking under model parameters uncertainties and time-varying currents[J].Ocean Engineering,2022,265:112566.
- [8]Song K,Yongfeng R,Wusheng C.Antidisturbance Control for AUV Trajectory Tracking Based on Fuzzy Adaptive Extended State Observer.[J].Sensors (Basel,Switzerland),2020,20(24):280-289.
- [9]周铸,李文魁,吕志彪,等.扰动不确定的AUV改进反步控制[J].舰船电子工程,2022,42(12):169-174.
- [10]刘钰晴,刘加朋.基于命令滤波反步的AUV轨迹跟踪控制[J].控制工程,2022,29(05):867-872.
- [11]饶志荣,董绍江,王军,等.基于干扰观测器的AUV深度自适应终端滑模控制[J].北京化工大学学报(自然科学版),2021,48(01):103-110.
- [12]孙巧梅,陈金国,余万.基于模糊自适应滑模方法的AUV轨迹跟踪控制[J].舰船科学技术,2017,39(23):53-58.
- [13]严浙平,杨泽文,贾鹤鸣,等.时变干扰下欠驱动AUV水平面轨迹跟踪的反步滑模控制[J].宇航总体技术,2017,1(04):1-7.
- [14]杨泽文,贾鹤鸣,宋文龙,等.欠驱动AUV水平面轨迹跟踪的反步控制研究[J].机电工程,2017,34(11):1338-1342.