严浙平，段海璞哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001

UUV航迹跟踪的双闭环Term inal滑模控制

严浙平，段海璞
哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001

针对模型参数不确定及存在外界海流扰动情况下全驱型无人水下航行器（UUV）的航迹跟踪问题，提出了一种双闭环Terminal滑模控制方法。首先，为了防止UUV位置和姿态跟踪控制出现超调量过大的问题，在外环中引入位置和姿态负反馈，设计了UUV的参考速度作为镇定UUV位置和姿态跟踪误差的虚拟控制律。然后，在内环中将虚拟控制律作为跟踪目标。考虑到传统滑模控制会出现“抖振”现象，采用Terminal滑模控制方法，在消除“抖振”的同时，使滑模面上的速度跟踪误差在有限时间内收敛到稳态。最后，运用Lyapunov稳定性理论证明了该双闭环Term inal滑模控制系统的稳定性。仿真结果表明，该控制方法能够实现UUV对空间航迹的精确跟踪。

无人水下航行器；双闭环控制；非奇异Term inal滑模控制；Lyapunov稳定性；空间航迹

0　引言

随着近几年科学技术的不断发展，使无人水下航行器（UUV）在海洋资源开发方面获得了越来越多的应用，航迹跟踪在UUV完成水下作业的过程中更是扮演着举足轻重的作用。然而UUV的动力学方程是强耦合、非线性的，水动力系数不易确定且容易受到水下环境（尤其是海流）中各种干扰力的影响，难以获得UUV精确的动力学模型［1］，从而设计具有鲁棒性的UUV航迹跟踪控制器就显得尤为重要。

目前关于UUV的航迹跟踪控制，出现了诸如PID、反步、神经网络、模糊等各种控制方法，而其中滑模控制由于对模型的不确定性和未知的外界扰动有着天然的鲁棒性，而且计算过程简单，因此逐渐成为一种被广泛采用的航迹跟踪控制方法。……