基于反步滑模算法的AUV三維航跡跟蹤控制研究.pdf

1、自主式水下機(jī)器人作為人類(lèi)探索和開(kāi)發(fā)海洋的重要工具，其在軍事和民用領(lǐng)域都有著很大的發(fā)展前景。本世紀(jì)將是自主式水下機(jī)器人技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代，其控制技術(shù)的發(fā)展也必將是學(xué)者們研究的重點(diǎn)。眾所周知，自主式水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)具有高度非線性、非完整性、模型不確定性、存在外界干擾等特點(diǎn)，如何利用非線性控制理論及相關(guān)智能控制算法來(lái)解決上述問(wèn)題，已成為近年來(lái)自主式水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者們研究的熱點(diǎn)。
　　為此，在對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)自主式水下機(jī)器

2、人航跡跟蹤控制的研究成果進(jìn)行深入研究與分析的基礎(chǔ)之上，本文針對(duì)不確定非線性自主式水下機(jī)器人控制系統(tǒng)開(kāi)展了智能控制算法研究。首先，針對(duì)自主式水下機(jī)器人控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種基于動(dòng)態(tài)面滑模算法的跟蹤控制器，該算法避免了傳統(tǒng)反步方法中的“計(jì)算爆炸”問(wèn)題，但依然沒(méi)有解決滑模控制中的抖振問(wèn)題，其算法的魯棒性還有待提高。其次針對(duì)含有未知干擾的自主式水下機(jī)器人控制系統(tǒng)，利用二階滑模方法和動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)，提出了一種動(dòng)態(tài)面二階滑?？刂破?，有效的削弱了傳統(tǒng)滑

3、?？刂浦械亩墩駟?wèn)題。最后針對(duì)含有未知干擾和建模誤差的自主式水下機(jī)器人控制系統(tǒng)，提出了一種基于最少學(xué)習(xí)參數(shù)法和動(dòng)態(tài)面二階滑模算法的自主式水下機(jī)器人三維航跡跟蹤控制算法，該算法考慮了建模誤差和外界干擾對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的影響，設(shè)計(jì)了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償器，并采用最少學(xué)習(xí)參數(shù)法降低控制器的計(jì)算負(fù)擔(dān)，進(jìn)一步提高了控制器的魯棒性。本文探討的三種自主式水下機(jī)器人控制器，其魯棒性和控制性能依次增加，并且能夠保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最后以MATLAB仿真工具驗(yàn)證了算