水下运载器纵向轨迹自适应跟踪控制

作     者：白瑜亮 崔乃刚 吕世良 BAI Yu-liang;CUI Nai-gang;L(U) Shi-liang

作者机构：哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100864 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2013年第21卷第7期

页      面：1719-1726页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 0811[工学-控制科学与工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：中国博士后科学基金资助项目(No.20110491028) 中央高校基本科研业务费(重点支持研究项目)(No.HEUCFZ1126) 

主　　题：水下运载器 非线性自适应控制 Backstepping方法 Lyapunov理论 

摘      要：针对强非线性、大俯仰角运动的水下运载器纵向运动轨迹跟踪问题提出了一类非线性自适应控制方案。首先,直接采用非线性运动模型,在控制器设计过程中引入饱和函数,通过麦克劳林展开公式避免了俯仰角为小角度的假设限制;其次,考虑到运载器非线性运动模型很难给出精确的数学描述并且实际运载器系统存在模型误差,采用在线自适应方法近似逼近其非线性模型;最后,利用Backstepping方法设计了非线性自适应控制器,并利用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。半实物仿真结果表明:在考虑测量噪声和参数不确定性的情况下,该算法对给出的3种轨迹的跟踪误差均小于0.5m,俯仰舵偏均小于15°,俯仰力矩均在105N.m量级。结果验证了本文提出的控制系统鲁棒性强,满足跟踪性能要求。