一种基于自适应滑模控制的UUV路径跟踪方法技术

本发明专利技术提供的是一种基于自适应滑模控制的UUV路径跟踪方法。一、初始化：二、获取UUV的当前状态：三、建立欠驱动UUV水平面误差方程，得到位置偏差xe,ye以及航向偏差值ψe；四、利用滑模控制方法，分别设计航速滑模控制律、位置滑模控制律以及艏相角滑模控制律，通过对推力Xprop，期望航速和转矩Nprop的控制，使ud→0,xe→0,ψe→0；五、更新切换增益和边界层厚度的自适应律；六、进行控制输入饱和补偿；七、令k＝k+1，跳转回步骤二，进行下一次控制律与自适应律的更新，实现对UUV水平面路径跟踪精确控制。本发明专利技术可实现仅依靠水平面动力学模型设计使系统镇定的控制器，适用于各种欠驱动UUV。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种UUV路径跟踪方法，具体地说是一种欠驱动UUV在水平面内对期望路径的跟踪控制方法。
技术介绍
无人水下航行器(UnmannedUnderwaterVehicle,UUV)的路径跟踪控制，是实现UUV各种用途的重要技术基础。深入研究UUV路径跟踪中存在的问题，对UUV控制理论和工程应用都具有重要的意义。目前，在欠驱动UUV路径跟踪控制方面，比较主流的一种思路是基于Serret-Frenet坐标系而建立运动学误差方程，再结合误差方程、动力学方程以及各种控制方法实现控制。其中，常见的控制算法包括反步法、模型预测控制、滑模变结构控制等。反步法对于镇定复杂的强非线性、高耦合度系统有着显而易见的优势。然而，对不确定性和外部干扰较差的抵抗能力、多次求导而产生的导数膨胀以及存在奇异值等问题，正在制约着这种方法的应用。模型预测控制具有对模型中参数误差滚动实时校正的能力，具有良好的鲁棒性。但该种算法主要用于线性系统，对于类似UUV这样复杂的非线性系统，仍然存在着非线性处理、实时性提升等问题的挑战。而滑模变结构控制是一种鲁棒性强、抗干扰能力强的控制算法，其抖振问题也可以通过使用合适本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自适应滑模控制的UUV路径跟踪方法，其特征是：步骤一、初始化：为UUV的各种自适应参数ki,λi赋初值，其中,ki为滑模控制的切换增益参数，λi为滑模控制的边界层厚度参数，i＝1,2,3，并确定路径跟踪过程的理想速度为ud，定义更新次数t＝0；步骤二、获取UUV的当前状态：通过UUV自身的传感器得到当前时刻状态：u，v分别为纵向和横向速度，r为艏摇角速度，x,y分别为UUV重心在固定坐标系{I}下的纵向坐标和横向坐标，ψ为艏摇角，确定纵向速度误差eu＝u‑ud；步骤三、基于Serret‑Frenet坐标系，建立欠驱动UUV水平面误差方程，得到UUV重心在坐标{I}下的纵向位置偏差xe、...

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应滑模控制的UUV路径跟踪方法，其特征是：步骤一、初始化：为UUV的各种自适应参数ki,λi赋初值，其中,ki为滑模控制的切换增益参数，λi为滑模控制的边界层厚度参数，i＝1,2,3，并确...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，魏世琳，孙希勋，严浙平，周佳加，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23