谭东旭，徐红丽，唐磊生，吴函，付丽君

（沈阳理工大学自动化与电气工程学院，沈阳110159）

0 引言

自主水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle，AUV）作为水下作业的重要工具，可以用于海洋勘测、水下搜救、管道检查等作业，甚至可以应用于军事上，用于巡逻、监测、浅滩排雷等作业。但是面对复杂的任务需求，单个机器人无法满足其任务需求，所以越来越多的研究人员开始研究多水下机器人系统（Multiple Autonomous Underwater Vehicle，MAUV）。而编队控制是MAUV协调控制的基本问题。目前MAUV队形控制的方法主要有：领航跟随法、基于行为法、虚拟结构法、人工势场法等[1-3]。

领航跟随法又称主从式编队，只通过领航者的信息和编队队形来实时调整跟随者的状态，从而形成不同的网络拓扑结构，这种方法结构简单，稳定性好，被广泛应用[4-5]。基于行为法可以对于环境的适应性较强，但是队形的稳定性较差[6-7]。虚拟结构法将机器人看成是刚体上的点，根据环境变化改变虚拟结构的位姿。MAUV的通信主要依靠水声通信，但是水声通信的稳定性差、效率低，尤其是在MAUV通信上，随着AUV数量的增加，通信效率会显著降低。而且MAUV在一些军事方面的应用，要求在拒止环境进行作业[8]。考虑到这些情况下，对于MAUV的水下编队而言，通信是一个不可避免地问题。所以本文研究通过双目摄像头或者声纳、姿态传感器等传感器来获取领航AUV的相对位姿，从而完成MAUV编队的方法[9-10]。采用领航跟随法建立编队运动学模型，再利用Lyapunov函数设计反步控制器[11]，最后为避免出现大的速度、角度跳变，引入生物启发模型进行处理[12-14]。……