基于Ciscrea AUV耦合模型的H∞鲁棒控制器设计

作者：刘艳; 冯旭琛^*; 杨睿; 黎明; 冯一飞

来源：中国舰船研究, 2021, 16(06): 191-200.

DOI：10.19693/j.issn.1673-3185.02176

• 自主式水下航行器
• 运动控制
• MIMO控制
• 非线性
• 鲁棒控制
• H-infinity综合方法

[目的]为实现Ciscrea自主式水下航行器(AUV)的空间轨迹跟踪与艏摇控制,设计一种多输入多输出(MIMO)鲁棒控制器。[方法]采用摄动法将AUV模型中惯性矩阵的参数不确定性和二次非线性阻尼作用表述为不确定集合,通过线性分式变换(LFT)得到广义系统。针对广义系统,采用H-infinity综合方法求解AUV的MIMO鲁棒控制器,以及结构奇异值方法分析控制器的鲁棒稳定裕度。通过MATLAB仿真,模拟AUV的三维轨迹跟踪与艏摇控制,以验证鲁棒控制器性能,并在有/无干扰的情况下对其跟踪能力进行比较。[结果]通过计算得到了稳定鲁棒控制器的结构奇异值的上、下界。结果表明,设计的鲁棒控制器可有效消除干扰信号引起的输出扰动。[结论]所提控制方法具有良好的抗干扰性能,适合用于解决AUV多自由度模型中参数不确定性和非线性问题,并可为AUV在实际海洋环境下的运动控制研究提供有益参考。

• 单位
  中国海洋大学