一种无参数欠驱动UUV垂直面路径跟踪滑模控制方法技术

本发明专利技术提供的是一种无参数欠驱动UUV垂直面路径跟踪滑模控制方法。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,ze以及航向偏差值θe；四、利用滑模控制方法，在参数未知的情况下，分别设计航速滑模自适应控制律，位置滑模控制律以及纵倾角滑模自适应控制律，通过对推力Xprop、期望航速和转矩Mprop的控制，使eu→0,xe→0,θe→0；五、针对边界层设计模糊控制律；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。本发明专利技术可实现仅依靠垂直面动力学模型设计使系统镇定的控制器，为带有不确定性的水动力参数设计自适应律，进而使控制系统摆脱对参数的依赖，系统获得鲁棒性，改善不确定性对滑模控制趋近过程的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种UUV路径跟踪控制方法，具体地说是一种UUV在垂直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的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无参数欠驱动UUV垂直面路径跟踪滑模控制方法，其特征是：步骤一、初始化：为UUV的不确定参数的自适应参数赋初值，并为路径跟踪过程确定其理想速度ud，定义更新次数t＝0，i＝1～8；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,w分别为纵向和垂向速度，r为纵倾角速度，x,z分别为UUV重心在固定坐标系{I}下的纵向坐标和垂向坐标，θ为纵倾角，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、垂向偏差ze以及航向偏差值θe；步骤四、利用滑模控制方法，在参数未知...

【技术特征摘要】
1.一种无参数欠驱动UUV垂直面路径跟踪滑模控制方法，其特征是：步骤一、初始化：为UUV的不确定参数的自适应参数赋初值，并为路径跟踪过程确定其理想速度ud，定义更新次数t...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，魏世琳，滕延斌，陈涛，张宏瀚，
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