张子昌，林莉，徐雪峰，赵光

天津航海仪器研究所九江分部，江西九江 332007

0 引 言

潜艇的水平面操纵控制可分为航向控制和航迹控制2种形式［1］，航迹控制指的是被操控对象在操控系统的作用下，从起始位置能沿着预定轨迹航行到目的地，但由于潜艇一般不装备侧向推进器，而只采用方向舵控制潜艇的艏向角，所以潜艇的航迹控制与一般欠驱动船舶以及欠驱动水下潜器的航迹控制相似，都存在欠驱动的特性。

近年来，欠驱动水下潜器以及欠驱动水面船舶的航迹控制问题一直是学术界备受关注的热门课题。李铁山等［2］针对水面船舶的直线航迹控制问题采用了重定义输入输出线性化方法，将单输入多输出误差模型简化为单输入单输出模型，从而简化了控制器的设计，但设定的直线航迹较为简单，具有一定的局限性。Oh等［3-4］运用模型预测控制研究了水面船舶的直线路径跟踪控制问题，并与传统的PID控制效果进行对比，验证了模型预测控制算法的优势。刘昌鑫等［5］针对水下机器人的曲线路径跟踪控制的约束问题，采用模型预测控制得到了能满足约束要求的控制输入，验证了模型预测控制算法对约束问题的求解能力。

但上述研究主要是针对特定的直线或者曲线路径进行分析，而潜艇执行任务时，许多航迹由多个离散航迹点构成。所以，本文将针对某型潜艇的水平面航迹控制问题，首先采用视线导航法（Line-of-Sight，LOS）将航迹控制问题简化成艏向控制问题，艏向控制算法设计上，在增量形式的状态空间模型的基础上设计模型预测控制算法，并将通过由离散航迹点构成的航迹控制仿真实验来验证控制算法的有效性。……