【摘要】：考慮自治水下機(jī)器人(AUV)在水平面運(yùn)動(dòng)狀況,針對(duì)路徑跟蹤控制問(wèn)題,為了簡(jiǎn)化控制器推導(dǎo)過(guò)程,引入Serret-Frenet坐標(biāo)系,并在此坐標(biāo)系下建立路徑跟蹤誤差系統(tǒng);路徑上的虛擬參考目標(biāo)點(diǎn)不是距離AUV的最近點(diǎn),從而放寬了控制器設(shè)計(jì)的初始條件限制;同時(shí)考慮速度規(guī)劃指標(biāo)并采用視線角導(dǎo)航,使得AUV實(shí)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)的舵手操舵行為.該方法充分考慮了AUV動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中大量參數(shù)時(shí)變的特性,對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)變化、不確定性以及外部干擾具有很強(qiáng)的魯棒性.
【圖文】：

的變化逡逑而改變操舵行為，從而使ＡＵＶ快速收斂到期望路徑上．控制器設(shè)計(jì)基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ理論和逡逑Ｂａｃｋｓｔｅｐｐｉｎｇ技術(shù)．最后通過(guò)Ｌｙａｐｕｎｏｖ穩(wěn)定理論證明了閉環(huán)系統(tǒng)所有誤差信號(hào)最終一致有逡逑界．仿真試驗(yàn)表明該方法對(duì)于系統(tǒng)時(shí)變而引起的參數(shù)攝動(dòng)問(wèn)題、系統(tǒng)模型不確定性以及外逡逑部干擾具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和魯棒性．逡逑２問(wèn)題描述逡逑本文研究的ＡＵＶ在水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)為全驅(qū)動(dòng)，即分別存在ｚ方向和ｙ方向的作用力，逡逑以及首搖方向的控制力矩．逡逑ｙ＇邐期屮路徑逡逑的0邐７－逡逑圖１路徑跟蹤示意圖逡逑（Ｆｉｇｕｒｅ邋１邋Ｐａｔｈ邋ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ邋ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ邋ｆｒａｍｅ）逡逑圖１為ＡＵＶ水平面路徑跟蹤示意圖．｛［／｝、｛0和｛Ｓ｝分別代表慣性坐標(biāo)系、Ｓｅｒｒｅｔ－逡逑Ｆｒｅｎｅｔ邋坐標(biāo)系邋和載體坐標(biāo)系．在曲線的微分幾邋何中，，邋Ｓｅｒｒｅｔ－Ｆｒｅｎｅｔ邋坐標(biāo)系是分邋析曲線的最重逡逑要工具之一，它相當(dāng)于一個(gè)活動(dòng)標(biāo)架．其中，Ｐ為期望路徑上任意一點(diǎn)，以Ｐ點(diǎn)的切線方向逡逑氏和垂線方向Ｋ為坐標(biāo)軸建立｛Ｆ｝坐標(biāo)系．Ｑ為ＡＵＶ的重心，與體坐標(biāo)系原點(diǎn)０Ｓ重逡逑合．利Ｔ表示Ｑ在慣性坐標(biāo)系｛［／｝中的位置和姿態(tài)向量．０為首搖角，用來(lái)確定從逡逑到｛［／｝的轉(zhuǎn)換矩陣．［ｕｊ，ｒｆ為重心Ｑ在｛Ｓ｝中的線速度和角速度向童？并且假設(shè)ｗ邋＃邋０．逡逑抑＝為合速度，當(dāng)ＡＵＶ橫蕩速度Ｉ；邋／邋０時(shí)，在載體坐標(biāo)系下，徑向方向ｕ與合速度逡逑方向叫不一致，所以存在側(cè)漂角／？邋＝邋ａｒｃｔａｎｇ）．邋Ｓｌ，仍分別表示Ｐ點(diǎn)與Ｑ點(diǎn)間距離在逡逑軸，軸上的投影長(zhǎng)度．為合速度叫與ａ？軸之間的夾角，且＝矽＋邋／３．也為合速度逡逑叫與ＰＳｉ軸之間的夾角．逡逑ＡＵＶ

，初始方位角矽（0）邋＝邋ｆｒａｄ，初始速度ｗ（０）邋＝邋０．２ｍ／ｓ，邋ｖ（０）邋＝邋—０．６ｍ／ｓ，初始角速度逡逑ｒ＊邋（０）邋＝邋Ｏｒａｄ／ｓ．虛擬參考目標(biāo)點(diǎn)沿路徑初始橫坐標(biāo)ｓ（０）邋＝邋０．逡逑假設(shè)ＡＵＶ模型中實(shí)際參數(shù)值是標(biāo)稱(chēng)值的２倍，即：Ｐ邋＝邋２Ｐｇ．逡逑７０邋｜邐邐邐＇邐邐邐＇邐１逡逑６０邋？逡逑■邋ＡＵＶ邋ｐａｔｈ逡逑知邐邐ｄｅｓｉｒｅｄ邋ｐａｔｈ逡逑１０邐１邐—邐１邐１邐逡逑０邐１０邐２１）邐３０邐４０邐ＳＯ逡逑ＡＴ（ｍ）逡逑圖４邋ＡＵＶ曲線路徑跟蹤圖逡逑（Ｆｉｇｕｒｅ邋４邋Ｔｈｅ邋ｃｕｒｖｅ邋ｐａｔｈ邋ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ邋ｆｉｇｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ＡＵＶ）逡逑

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1 趙

本文編號(hào)：2632002