谢争明,曾庆军,朱志宇,周启润,马洪潮

(江苏科技大学电子信息学院,江苏 镇江 212100)

自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)动力定位控制是利用推进系统克服浪流等扰动,使AUV以指定姿态和位置保持在基准点或基准线附近[1]．随着海洋探索工具的发展和资源探索的深入,AUV工作愈复杂多样[2-3],包括水下悬停、定速巡航、航迹保持等,其控制要求也随之提高．全驱动AUV使用多个推进器提供推力,能够有效提升AUV的可操作性及抗干扰能力,确保更高的准确性及稳定性[4]．Liu等[5]设计了一种利用虚拟闭环系统提供虚拟参考轨迹的控制策略,解决了AUV跟踪控制的初始误差问题,但未进行湖上试验,对实际扰动考虑不足;Guerrero等[6]基于一组轨迹跟踪的饱和函数设计非线性PID控制器,在控制系统参数变化和洋流扰动影响下完成了深度和航向角控制试验,结果表明在目标航向角改变时,AUV控制曲线会产生较大超调量．AUV因设备条件限制,推进系统的输出常常受到约束．Rashidi等[7]将拉盖尔函数与预测控制结合,完成约束条件下的仿真试验,能大幅提高计算效率,但对于深度和航向角的跟踪存在一定的滞后性;Campos等[8]基于具有可变参数的饱和函数,设计了一种用于AUV定点校准及轨迹跟踪控制的非线性控制器,能够提高参数不确定系统的鲁棒性,但该控制器仅利用PD控制,未能实现积分环节,系统稳态性不佳．本文以“探海I型”AUV为研究对象,拟建立六自由度空间运动模型,分析AUV推进系统与随机浪流扰动模……