[发明专利]基于扰动观测器的预设性能海底飞行节点轨迹跟踪控制方法

摘要

基于扰动观测器的预设性能海底飞行节点轨迹跟踪控制方法，本发明涉及预设性能海底飞行节点轨迹跟踪控制方法。本发明为了解决现有方法没有考虑建模不确定性以及海洋环境扰动与推进器故障对OBFN的影响的问题。本发明包括：一：建立Fossen大纲六自由度非线性动力学模型；二：对步骤一建立的非线性动力学模型进行OBFN的动力学模型变换，得到OBFN的动力学模型，根据OBFN的动力学模型确定OBFN的跟踪误差方程；三：建立性能函数；四：将步骤三的跟踪误差进行误差变换，得到变换后的误差；五：根据步骤四得到的变换后的误差，设计OBFN系统总不确定性观测器与预设性能轨迹跟踪控制器。本发明用于轨迹跟踪控制领域。

主权项

1.基于扰动观测器的预设性能海底飞行节点轨迹跟踪控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：建立Fossen大纲六自由度非线性动力学模型；步骤二：对步骤一建立的Fossen大纲六自由度非线性动力学模型进行OBFN的动力学模型变换，得到OBFN的动力学模型，根据OBFN的动力学模型确定OBFN的跟踪误差方程；所述OBFN为海底飞行节点；所述OBFN的动力学模型为：其中为v的一阶导数，M^‑1为M的逆，M为质量惯性矩阵，B₀代表OBFN推力分配矩阵B的标称值，u代表OBFN推进器的控制输出，C_v0代表C_v的标称值，C_v为OBFN的科氏力和向心力矩阵，D_v0代表D_v的标称值，D_v为OBFN的水动力阻尼矩阵，g_η0代表g_η的标称值，g_η为OBFN重力和浮力产生的力和力矩向量，v＝[u′,a,w,p,q,r]^T表示OBFN在运动坐标系下的速度与角速度，u′为OBFN在运动坐标系下纵荡速度，a为OBFN在运动坐标系下横荡速度，w为OBFN在运动坐标系下垂荡速度，p为OBFN在运动坐标系下横倾角速度，q为OBFN在运动坐标系下纵倾角速度，r为OBFN在运动坐标系下摇首角速度，T为转置；F表示系统的总不确定度；步骤三：建立性能函数，利用性能函数将跟踪误差表示为：其中ei(t)为OBFN位置与姿态角误差，i＝1,2,3,4,5,6；ei(0)为初始时间OBFN位置与姿态角误差，ρi(t)为为第i个自由度的性能函数，δi为辅助变量，满足0≤δi≤1；步骤四：将步骤三的跟踪误差进行误差变换，得到变换后的误差s；步骤五：根据步骤四得到的变换后的误差s，设计OBFN系统总不确定性观测器与预设性能轨迹跟踪控制器。