控制与决策

作者：李亚鑫,刘里宵,王宇

单位：西南石油大学 电气信息学院,成都 610500,,西南石油大学 电气信息学院,成都 610500,,西南石油大学 电气信息学院,成都 610500,

关键词：欠驱动自主水下机器人;执行器饱和;轨迹跟踪;滑模控制;扰动补偿

基金：国家自然科学基金项目(51905457)；成都市科技局科普创作项目(2022-HM07-00046-SN)；成都市科普基地建设项目(2022-HM03-00044-SN).

针对康达效应矢量推进器输出饱和以及矢量力矩耦合等固有推进特性,为其欠驱动的水下机器人提出一种最优等效补偿控制方法.以轨迹跟踪误差为基础,设计滑模控制器,并利用径向基神经网络和扩张状态观测器对执行器饱和以及外界扰动进行实时估计与补偿.在此基础上,最优等效补偿控制借助离散动力学方程构建关于机器人递推状态偏差的代价函数,通过在推进器推力可达集内寻求等效力矩使代价函数最小,从而不仅保证控制律满足推进器矢量力矩耦合特性,还能有效抑制机器人欠驱动方向的扰动.利用Lyapunov理论最终验证该控制方法在推进器自身特性约束下渐近稳定;仿真实验数据表明,欠驱动水下机器人在该方法控制下可实现较精确的轨迹跟踪任务且鲁棒性较强.

来源：2024年第9期

《控制与决策》期刊编辑部

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