中国惯性技术学报 ›› 2024, Vol. 32 ›› Issue (2): 205-212.doi: 10.13695/j.cnki.12-1222/o3.2024.02.013

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基于模型预测的AUV轨迹跟踪滑模控制方法

  

  • 出版日期:2024-02-29 发布日期:2024-03-07

  • Online:2024-02-29 Published:2024-03-07

摘要: 针对自主水下航行器(AUV)在模型参数不确定和外界海流干扰情况下轨迹跟踪误差大的问题,提出一种基于模型预测的滑模控制方法。首先,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计一种滑模控制器;其次,为高效利用计算资源,提高AUV的轨迹跟踪性能,设计一种滑模控制器与模型预测控制相结合的控制框架;考虑到执行器饱和问题,利用滑模跟踪控制律,在该控制框架上构造收缩约束,确保闭环系统的稳定性;最后,采用仿真实验验证,实验结果表明所提方法与滑模控制器比较,在模型参数确定且无干扰情况下均方跟踪误差减小了60%以上,在模型恢复力参数不确定和海流扰动情况下均方跟踪误差减小了80%以上,能够克服时变恢复力对系统的影响,并对外界海流干扰有较好的抑制作用,保证了系统的鲁棒性。

关键词: 自主水下航行器, 轨迹跟踪, 模型预测控制, 滑模控制