过渡目标值的非线性PID对自治水下机器人变深运动的稳定控制

作     者：马艳彤 郑荣 于闯 MA Yan-tong;ZHENG Rong;YU Chuang

作者机构：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 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 

出 版 物：《控制理论与应用》 (Control Theory & Applications)

年 卷 期：2018年第35卷第8期

页      面：1120-1125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：水下巡航系统(XDA13030294) 中国科学院战略性先导科技专项(A类)资助 

主　　题：自治水下机器人 阶跃变深 非线性过渡函数 系统稳定性 非线性PID 

摘      要：针对传统PID在控制自治水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)变深运动时易出现超调、大幅波动等问题,提出一种具有过渡目标值过程来调节误差反馈的非线性PID控制器.在分析传统PID控制下系统出现超调原因的基础上,对系统目标值安排过渡过程,利用系统输出跟踪过渡后的目标值进行误差反馈控制.通过赫尔维兹判据证明了系统稳定性,仿真验证了控制的可行性.最后通过湖上试验验证其工程可行性与实用性,得出在非线性过渡目标值的PID控制下,系统的动态响应特性得以优化,变深超调和波动问题明显改善,可实现AUV平稳地变深运动控制.