多欠驱动自主水面船的鲁棒协调控制器设计

作     者：朱齐丹 马俊达 刘志林 刘可 ZHU Qidan;MA Junda;LIU Zhilin;LIU Ke

作者机构：哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001 

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

年 卷 期：2017年第38卷第12期

页      面：1897-1905页

核心收录：

学科分类：0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0827[工学-核科学与技术] 0802[工学-机械工程] 0703[理学-化学] 0835[工学-软件工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51379044) 黑龙江省自然科学基金项目(F200916) 

主　　题：欠驱动ASV 协调控制 外界干扰 鲁棒控制 通信延时 滑模控制 图论 Lyapunov稳定性理论 

摘      要：针对基于海洋环境干扰与水动力参数摄动的多欠驱动自主水面船(autonomous surface vehicles,ASV)协调编队控制问题,本文设计了一种基于上下界终端滑模的鲁棒协调编队控制策略。在运动学回路中,利用单个ASV自身状态信息及其邻居信息,结合图论知识、Lyapunov稳定性理论以及约束函数特性,设计一种纵向速度与艏向转速的辅助控制律,实现了单个ASV跟踪其期望轨迹并与其邻居船体保持协调一致;在动力学回路中,基于终端滑模设计纵向与艏向控制律,使得纵向与艏向速度趋近于其辅助控制律;利用时变非线性级联稳定性理论证明了整个编队闭环控制系统全局一致渐进稳定(globally uniformly asymptotically stable,GUAS);此外,研究了基于通信延时下的多欠驱动ASV轨迹协调控制问题。从仿真实验可以看出距离跟踪误差与艏向角跟踪误差均收敛于零附近的邻域。