自主式无人水下航行器航向自适应滑模控制.pdf

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1、第36卷第5期2014年5月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．36，No．5May，2014自主式无人水下航行器航向自适应滑模控制赵贺伟1，宋召青1，于华国2(1．海军航空工程学院，山东烟台264001；2．中国人民解放军92154部队，山东烟台264001)摘要：无人水下航行器是未来水下战场的重要武器装备，对其运动控制的研究得到广泛关注，其中航向控制的实现是研究的热点问题。对无人水下航行器六自由度动力学方程进行简化，得到横向运动动力学方程，并将偏航角作为控制对象，采用滑模控制的方法实现对

2、航向角的跟踪控制，并引入自适应机制在线估计未知参数，减小参数不确定性对稳定性的影响。通过对控制算法的仿真，结果表明了控制器设计的正确性。关键词：无人水下航行器；自适应；滑模；仿真中图分类号：TGl56文献标识码：A文章编号：1672—7649(2014)05—0106—04doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2014．05．022AdaptiveslidingmodecontrolforcourseofautonomousunmannedunderwatervehicleZHAOHe．weil，SON

3、GZhao．qin91，YUHua．gu02(1．NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity，Yantai264001，China；2．No．92154UnitofPLA，Yantai264001，China)Abstract：UnmannedUnderwaterVehicleisimportantweaponryinunderwaterbattlefieldoffuture．StudyingofmotioncontrolforUUVhasbeenconcerned．Achiev

4、ingcoursecontrolisthehotspot．SimplifyingsixdegreesoffreedomequationsofmotionofUUV，lateralmovementequationscanbegained．Slidingmodelcontrollingisusedforcontrollingheadingangleandthroughthattheadaptivemechanismworkforestimatingunknownparameteronline，impactonstability

5、isdeclined．TheresultsofsimulationclarifythatthedesignofcontrolleriSright．Keywords：unmannedunderwatervehicle；adaptive；slidemode；simulation0引言无人水下航行器⋯(UmnannedUnderwaterVehicle，UUV)作为未来水下信息战、反潜扫雷、搜索探测和水下攻击作战平台，在未来水下战场中将起到至关重要的作用，因此越来越受到各国的广泛关注，并有很多国家开展了研究工作。在多项研究热点中

6、，航行器的航向控制是其中较为重要的内容，航向控制对于航行器执行各种任务起着决定性作用，然而自主式无人水下航行器的数学模型是一种非线性高度强耦合模型，并且模型中存在未建模动态，探索有效的控制策略一直是众多学者研究的目标。本文采用滑模控制来跟踪控制航向角，并且结合自适应方法来在线估计未知参数，令UUV的航向控制达到较好效果。1UUV的数学模型采用Fossen研究成果旧1中的六自由度的非线性动态模型，2个坐标系为惯性坐标系0一Xoy。z。和体坐标系b—xby。z。，假设如下：1)UUV为深潜航行器，可以忽略海浪的影响；2)UUV

7、是左右舷对称的细长形状；3)UUV的重心位于浮心正下方。UUV的运动方程¨1如下：西=J(叩)∥，(1)MRB；+cⅫ(1，)y+M^t+C^(1，，)I，，+D(I，，)p，+g(q)=下。(2)收稿日期：2013—05—08；修回日期：2013—08—14基金项目：海军航空工程学院硕士研究生创新基金资助项目(20135584010)作者简介：赵贺伟(1985一)，男，硕士研究生，助理工程师，研究方向为智能控制与应用，以及自适应控制。第5期赵贺伟，等：自主式无人水下航行器航向自适应滑模控制·107·式中：MR口‘+CRB

8、(1，)l，为冈0体项；M^五，+C^(Ⅳ，)Ⅳ，+D(1，，)l，，为水动力项；g(叼)为水静力项；下为控制输入项；M。。为刚体项惯性矩阵；C。。(Ⅳ)为科里奥利向心力矩阵；M。为附加水质量惯性矩阵；C。(∥，)为附加水质量向心力矩阵；D(矽，)为阻尼矩阵；向量田=[n，e，d，咖，p，l少]7，Ⅳ=