纪 兴，苏玉民，张国成

（哈尔滨工程大学 水下智能机器人国防科技重点实验室，哈尔滨 150001）

带有死区补偿的欠驱动AUV深度控制

纪 兴，苏玉民，张国成

（哈尔滨工程大学 水下智能机器人国防科技重点实验室，哈尔滨 150001）

由于舵桨联合操控的水下机器人舵机传动系统死区非线性的存在，严重影响了某水下机器人的深度控制效果。文章以该水下机器人为研究对象，同时考虑了其欠驱动的运动特性及外界有界干扰和模型参数摄动,设计了具有自适应补偿功能的PID控制器，利用Lyapunov稳定性理论，证明在该控制器作用下，该控制系统是全局稳定的。最后进行了仿真实验。实验结果表明该控制器具有很好的控制效果，是行之有效的。

欠驱动AUV；深度控制；自适应控制；死区补偿

0 引 言

海洋蕴藏着丰富的资源和能源，在海洋利用与开发的过程中，水下机器人起着至关重要的作用[1-4]。某型微小型水下机器人为舵桨联合操控机器人[5]，其典型的特征为：执行机构只有一个主推螺旋桨，一对垂直舵和一对水平舵。它通过推进器提供前进所需的推力，通过垂直舵来控制前进的方向，通过水平舵来控制深度和纵倾。在垂直面内，由一个水平舵同时控制深度和纵倾两个自由度，属于欠驱动型水下机器人[6]。这种欠驱动水下机器人的舵机系统的驱动电机与从动部分（舵）不是直接接触的，而是采用了蜗轮蜗杆连接，这就产生了间隙。如果不能消除间隙的影响，间隙就会使负载暂时失控，对驱动单元产生冲击，从而导致稳态误差和时滞，限制了机器人系统的动态性能和稳定精度并产生机械部件的附加磨损。……