切换拓扑下多自主水下航行器编队一致性控制

作     者：张勋 周立广 邢文 姚思博 ZHANG Xun;ZHOU Liguang;XING Wen;YAO Sibo

作者机构：哈尔滨工程大学智能科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 

出 版 物：《哈尔滨工程大学学报》 (Journal of Harbin Engineering University)

年 卷 期：2023年第44卷第4期

页      面：587-593页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51909044)。 

主　　题：多自主水下航行器编队 一致性控制 通信时延 有向切换拓扑 网络化系统 线性矩阵不等式 反馈线性化 多智能体系统 

摘      要：针对含有通信时延的多自主水下航行器系统的控制问题,本文提出了包含相对位置信息以及速度阻尼器的一致性控制算法。通过反馈线性化方法将多自主水下航行器运动学模型和动力学模型转化为二阶积分器形式。对含通信时延的系统构造Lyapunov-Krasovskii泛函,利用积分不等式和线性矩阵不等式理论,得到多自主水下航行器系统实现一致的充分条件。研究表明:仿真实验证明了所提控制算法的有效性,并验证了在随机切换拓扑和编队队形变换时此控制协议下的多AUV系统具有良好的鲁棒性和稳定性。通过设置位置层和速度层通信拓扑,减少速度和位置的耦合,并提高收敛速度,多自主水下航行器系统可以收敛到期望位置。