马艳彤， 郑荣， 韩晓军

(1.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；2.东北大学 机械工程与自动化学院， 辽宁 沈阳 1108191)

面向海底光学探测使命的自治水下机器人水平路径跟随控制

马艳彤1,2， 郑荣1， 韩晓军1

(1.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；2.东北大学 机械工程与自动化学院， 辽宁 沈阳 1108191)

针对利用光学探测设备对海底目标探测与搜索的使命，自治水下机器人(AUV)需具备更精确的航行控制性能，为此提出一种不依赖模型的改进型PID控制算法，通过对增设的左右水平推进器进行控制，以实现AUV低速时水平面的精确航行。将整个控制器分为两层：内层为偏航距离PID控制器，将输出量转化为所需偏转角；外层为航向PID控制器，将内层计算结果转化为航向偏差，对其进行PID计算，输出为偏转所需推力和推力矩值。通过对设定探测路线进行路径跟随，以反映水平面航行控制精度。通过湖上试验，得出精确的路径跟随航迹，实现了航向角偏差均值为0.09°、航向距离偏差均方差为0.29 m的航行稳定控制，验证了该控制方法的可行性。

控制科学与技术； 自治水下机器人； 海底光学探测； 改进型PID； 路径跟随； 水平推进器

0 引言

目前，利用自治水下机器人(AUV)搭载探测设备完成海底高精度探测和微小目标识别的需求日益强烈，而海底探测手段主要为声学探测设备。但声学存在诸多局限性，如声纳成像的像素信息少，近距离探测时易受环境噪声和目标背景物的干扰等[1-2]。……