水下运载器纵向轨迹自适应跟踪控制

摘要：

针对强非线性、大俯仰角运动的水下运载器纵向运动轨迹跟踪问题提出了一类非线性自适应控制方案.首先,直接采用非线性运动模型,在控制器设计过程中引入饱和函数,通过麦克劳林展开公式避免了俯仰角为小角度的假设限制;其次,考虑到运载器非线性运动模型很难给出精确的数学描述并且实际运载器系统存在模型误差,采用在线自适应方法近似逼近其非线性模型;最后,利用Backstepping方法设计了非线性自适应控制器,并利用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性.半实物仿真结果表明:在考虑测量噪声和参数不确定性的情况下,该算法对给出的3种轨迹的跟踪误差均小于0.5m,俯仰舵偏均小于15°,俯仰力矩均在105 N.m量级.结果验证了本文提出的控制系统鲁棒性强,满足跟踪性能要求.

关键词：水下运载器、非线性自适应控制、Backstepping方法、Lyapunov理论

所属期刊栏目：21

分类号：U674.73;U666.12

资助基金：中国博士后科学基金资助项目20110491028;中央高校基本科研业务费重点支持研究项目HEUCFZ1126

在线出版日期：2013-09-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1719-1726