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垂直面欠驱动自治水下机器人定深问题的自适应输出反馈控制
  • ISSN号:1000-8152
  • 期刊名称:Control Theory & Applications
  • 时间:2012.10.15
  • 页码:1371-1376
  • 分类:TP242.6[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]西北工业大学航海学院,陕西西安710072, [2]安徽科技学院理学院,安徽凤阳233100, [3]哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001, [4]哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室,黑龙江哈尔滨150001
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61174047); 中国教育部门博士基金资助项目(20102304110003); 预先研究资助项目(51316080301); 安徽科技学院自然科学研究资助项目(ZRC2120324)
  • 相关项目:AUV目标跟踪的切换非线性适应控制设计理论与应用研究
中文摘要:

针对垂直面欠驱动自治水下机器人(AUV)定深控制问题,本文仅使用可测量的深度和纵摇角信息,基于反步法设计自适应输出反馈控制器.为此首先设计观测器,实现不可测纵摇角速度反馈;再利用径向基神经网络对不确定水动力系数和纵荡、垂荡及纵摇角速度耦合产生的非线性结构进行补偿;采用自适应策略对纵荡和垂荡速度形成的有界干扰进行抑制.本文采用AUV一阶非完整模型,不以线性化为目的,放宽了纵摇角只能在小范围内变化的限制.最后通过理论证明和仿真实验表明该方法能够实现AUV深度和姿态控制,对未建模非线性动态和有界扰动具有很强的自适应性和鲁棒性.

英文摘要:

To keep the depth of an autonomous underwater vehicle(AUV) in a vertical plane,we design an adaptive output feedback controller based on the backstepping technique,using the information of measurable depth and the pitch angle.To achieve this objective,an observer is built to implement the feedback of the immeasurable velocity of the pitch angle.A radial basis neural network is adopted to compensate the nonlinear effects produced by the uncertain hydrodynamic coefficients as well as the coupling velocities of surge,dive,and pitch angle.An adaptive strategy is used to inhibit the disturbance from the velocity of surge and dive.A first-order incomplete model of AUV is employed without linearization;this relaxes the restriction on the variation range of the pitch angle.Theoretical analysis and simulation experiment results show that the proposed method implements the control of depth and altitude of the AUV with high adaptability and strong robustness for the unordered nonlinear dynamics and bounded disturbances.

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期刊信息
  • 《控制理论与应用》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:华南理工大学 中国科学院数学与系统科学研究院
  • 主编:胡跃明
  • 地址:广州五山路华南理工大学3号楼516室
  • 邮编:510640
  • 邮箱:aukzllyy@scut.edu.cn
  • 电话:020-87111464
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-8152
  • 国内统一刊号:ISSN:44-1240/TP
  • 邮发代号:46-11
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21084