基于AUV垂直面运动控制的状态增减多模型切换

作     者：周焕银 李一平 刘开周 封锡盛 ZHOU Huanyin;LI Yiping;LIU Kaizhou;FENG Xisheng

作者机构：东华理工大学机械与电子工程学院江西南昌330013 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 

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

年 卷 期：2017年第38卷第8期

页      面：1309-1315页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51409047) 机器人学国家重点实验室开放基金项目(2016-O05) 

主　　题：自主水下机器人 加权多模型切换控制 共同Lyapunov函数 垂直面控制模型 纵倾角控制模型 切换系统 

摘      要：自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)系统垂直面运动具有强耦合性、非线性等特点导致AUV系统垂直面难以精确控制,且其纵倾角需控制在某一阈值内,以保证系统安全。根据以上控制要求与AUV垂直面运动模型特点,提出将其解耦为深度控制子模型与纵倾角控制子模型,构建AUV系统垂直面运动控制模型集,根据模型集所含两子模型特点,提出了状态变量增减的多模型切换的概念。基于切换系统稳定判据——共同Lyapunov函数法,提出了变加权多模型切换策略,实现了切换过程的稳定性,避免了切换过程的抖动问题。多次湖泊试验证明,加权多模型切换策略避免了由于期望深度变化而造成的执行机构饱和、深度和纵倾角超调量过大等问题,且改善了AUV系统深度运动的静动态控制品质。