基于模型预测控制的潜水器动态控制分配

作者：方星^*; 浦吉铭; 刘飞

来源：控制理论与应用, 2023, 1-8.

• 模型预测控制
• 动态控制分配
• 过驱动
• 抗干扰控制
• 载人潜水器

潜水器系统在水下工作时,会受到多种干扰因素影响.同时,为了提高机动性与容错能力,载人潜水器采用了过驱动设计.针对上述问题,本文设计了一种基于抗干扰控制器与动态控制分配的双层控制结构,使得受干扰影响的潜水器系统在满足相关约束条件的前提下,能够将期望的力与力矩分配到各个推进器以完成控制目标,并克服了静态控制分配方法忽略执行器动态特性的缺点.首先,建立潜水器的动力学模型与执行器的动态模型.其次,基于干扰观测器的干扰估计信息利用反步法设计运动控制器,获得期望控制律.此外,考虑执行器动态特性,设计基于模型预测控制(MPC:Model Predictive Control)的动态控制分配算法,求取每一个执行器的实际推力.最后,使用MATLAB进行数值仿真,验证本文控制方法的有效性与优越性.

• 单位
  无锡气动技术研究所有限公司; 江南大学