[发明专利]自主型水下航行器自适应反演控制方法

说明书

本发明公开了一种自主型水下航行器自适应反演控制方法，用于解决现有自主型水下航行器控制方法控制精度差的技术问题。技术方案是基于AUV的纵倾运动模型，综合应用Lyapunov方法和反演技术设计了非线性自适应跟踪控制器，将得到的压载舱质量作为参考输入，利用反演法设计压载舱质量伺服控制器，设计自适应律对不确定性进行使AUV能够全局渐近跟踪深度参考指令。本发明构造Lypunov函数设计控制器，相比背景技术方法误差最终能收敛到零，所采用自适应反演控制方法响应速度快，稳定和动态跟踪性能良好，提高了控制精度。

技术领域

本发明涉及一种自主型水下航行器控制方法，特别涉及一种自主型水下航行器自适应反演控制方法。

背景技术

自主水下航行器(AUV)无论在民用还是军事方面都有广泛的应用，如在海洋资源调查、海洋救助与打捞、水下工程施工、海洋石油开采、军事和国防建设等诸多方面，己经产生了巨大的社会效益和经济效益。水下航行器多在未知海洋环境下执行任务，洋流、海浪、水质变化等不确定因素对水下航行器影响较大。研究如何在具有环境不确定因素的情形下进行AUV的运动控制具有重要的工程意义。

文献《自主式水下航行器运动控制系统的设计》(马元，中国海洋大学，2014)利用数学运算推导出空间运动方程，提出鱼雷型水下航行器的建模方法，使分布式控制系统和PID控制算法相结合，在MATLAB仿真环境下验证了控制算法的有效性以及稳定性。但文献所用的PID控制算法由于其参数固定，而水下环境复杂多变，跟踪性能受到系统参数的影响较大，控制精度较差。

发明内容

为了克服现有自主型水下航行器控制方法控制精度差的不足，本发明提供一种自主型水下航行器自适应反演控制方法。该方法基于AUV的纵倾运动模型，综合应用Lyapunov方法和反演技术设计了非线性自适应跟踪控制器，将得到的压载舱质量作为参考输入，利用反演法设计压载舱质量伺服控制器，设计自适应律对不确定性进行使AUV能够全局渐近跟踪深度参考指令。本发明构造Lypunov函数设计控制器，相比背景技术方法误差最终能收敛到零，所采用自适应反演控制方法响应速度快，稳定和动态跟踪性能良好，提高了控制精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种自主型水下航行器自适应反演控制方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、根据AUV的升沉运动，将纵向运动方程简化如下：