模型参数不确定条件下的自主水下航行器(AUV)自适应编队控制研究.pdf

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1、Vol．３５No．１舰船电子工程总第２４７期１５４ShipElectronicEngineering２０１５年第１期模型参数不确定条件下的磁自主水下航行器（AUV）自适应编队控制研究１２李乐强王银涛（１．陕西省西安市７９信箱１９分箱西安７１００６５）（２．西北工业大学航海学院西安７１００７２）摘要研究了自主水下航行器的编队控制问题，基于编队参考中心思想为每个AUV构造了期望参考轨迹。将每个AUV的系统误差分为自身跟踪误差和与邻居AUV的协同误差两部分，在此基础上，针对AUV模型参数不确定性，提出一种自适应分布式控制律，使得每个AUV沿着自身期望轨迹运动，并与

2、相邻AUV保持同步，从而与编队参考中心保持期望的距离，达到编队控制的目的。文章基于Lyapunov稳定性原理从理论上证明了闭环系统的稳定性，仿真结果表明所提出的算法是有效的。关键词自主水下航行器；编队控制；分布式控制；自适应控制中图分类号TP２４２DOI：１０．３９６９／j．issn１６７２‐９７３０．２０１５．０１．０４０AdaptiveFormationControlofAUVsinthePresenceofParametricModelUncertainty１２LILeqiangWANGYintao（１．No．７９Postbox１９Brench，Xi摧

3、an７１００６５）（２．SchoolofMarine，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi摧an７１００７２）AbstractInthispaper，theformationcontrolproblemisstudiedforautonomousunderwatervehicle，Basedontheideaofreferencecenterformation，theexpectedreferencetrajectoryforeachAUVisconstructed．ThesystemerrorofeachAUVisd

4、ividedintotwopartsfortheircollaborativeerrortrackingerrorandtheadjacentAUV．Onthisbasis，accordingtotheAUVmodelparameteruncertainty，anadaptivedistributedcontroldisciplinarianisproposedsothateachAUValongitstrackdesiredtrajectory，andkeepspacewiththeadjacentAUV，thusmaintainingadesireddi

5、stanceandformationreferencecenter，toachievethepurposeofformationcontrol．Ittheoreticallyprovesthestabilityoftheclosed‐loopsystembasedontheLyapunovstabilitytheory．Thesimulationresultsshowthattheproposedalgorithmiseffecite．KeyWordsautonomousunderwatervehicle，formationcontrol，distribut

6、edcontrol，adaptviecontrolClassNumberTP２４２统的可靠性和鲁棒性。编队控制是多AUV协作１引言中的一个典型性问题，也是研究其它协作问题的基目前，自主水下航行器（AutonomousUnder‐础，它要求各AUV在执行任务时与队形中的其它waterVehicle，AUV）的作业多以单个形式出现。AUV保持一定的空间距离。随着任务复杂性的增大，仅通过单个AUV作业往编队控制在移动机器人、无人机以及航天飞行［１～４］往难以完成任务，此时需要通过多个AUV之间的器等领域已取得了一定的研究成果。从已有合作和协调来完成任务。同时，通过

7、AUV之间的的文献看，主要有主从式编队控制、基于行为的编合作和协调可以提高完成任务的效率以及整个系队控制以及基于虚拟结构的编队控制等三种编队磁收稿日期：２０１４年７月１０日，修回日期：２０１４年８月２３日作者简介：李乐强，男，硕士，高级工程师，研究方向：海洋工程信号处理，自动控制。王银涛，男，博士，副教授，研究方向：水下航行器协同控制。２０１５年第１期舰船电子工程１５５方法。但相比上述研究领域及其编队控制方法，向量，R（d）为Ψ参考中心坐标系到惯性坐标系旋转AUV由于自身复杂的动力学特性及其主要依赖水矩阵。声通讯的作业环境，使得其编队控制面临更多的困难和挑战

8、。文献［５］首先基于反馈线性化设计了路径跟踪控制器，