基于模糊混合控制的自治水下机器人路径跟踪控制

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第23卷第3期控制理论与应用vo1．23NO．32006年6月ControlTheory＆ApplicationsJun．20o6文章编号：1000—8152(2006)03—0341—06基于模糊混合控制的自治水下机器人路径跟踪控制马岭。，崔维成(1．上海交通大学船舶海洋与建筑7-程学院，上海200030；2．中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082)摘要：基于模糊混合控制策略，本文提出了一种用于非线性欠驱动自治水下机器人的鲁棒路径跟踪控制方法．利用Sugeno型模糊推理系统，将PD滑模控制器与

2、非奇异终端滑模控制器光滑连接，构造了模糊混合控制器．它能充分融合这两类控制器的优势，无论系统远离平衡点还是在其附近，都能取得快速收敛的效果．如果，借助于非时间参考量，将该混合控制器用于自治水下机器人路径跟踪控制，将有利于提高它在不确定环境中的跟踪能力．最后，通过仿真计算结果验证了该控制策略的有效性．关键词：路径跟踪控制；模糊?昆合控制；自治水下机器人；终端滑模中图分类号：TP273文献标示码：APathfollowingcontrolofautonomousunderwatervehiclebaseduponfuzzyhybridcontrolM

3、ALing。．CUIWei—cheng(1．SchoolofNavalArchitectureandCivilEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200030，China；2．ChinaShipScientificResearchCenter，WuxiJiangsu214082，China)Abstract：Baseduponafuzzyhybridcontrolstrategy，arobustpath—followingcontrolmethodisproposedforanonline

4、arandunderactuatedautonomousunderwatervehicle．ThefuzzyhybridcontrollerisconstructedthroughsmoothlycombiningaPDslidingmodecontrollerandanon·singularityterminalslidingmodecontrollerbyusingSugenofuzzyinference，whichintegratestheadvantagesoftwocontrollerstOobtainfasttransientconv

5、ergenceatanydistancefromtheequilibrium．Thishybridcontrollercanbeusedforpathfollowingcontrolofautonomousunderwatervehiclewithanon—timereferenceforimprovingthetrackingcapabilityofAUVinuncertainenvironment．Theefectivenessoftheproposedcontrolstrategyisverifiedbysimulationresults．

6、Keywords：pathfollowingcontrol；fuzzyhybridcontrol；autonomousunderwatervehicle；terminalslidingmode1引言(Introduction)统跟踪误差将可能超过使系统保持稳定的最低界对于水下机器人、潜水器及水面舰艇的运动控限．而在PF问题中，所建立的跟踪状态偏差是系统制而言，路径跟踪控制具有潜在的实用价值，正在愈状态与参考路径之间的一种函数映射关系，它负责来愈多地吸引着人们的注意力．所谓路径跟踪控制根据系统状态为其提供位于参考路径上的目标点，是指在控制系统驱动下

7、，运动系统从任意初始位置其本身与时间并无直接关系．若系统受意外扰动，目驶入预先规划好的航行路径，并沿此路径最终抵达标点位置与姿态能够保持不变，这就使得PF系统目的地．根据跟踪状态偏差与时间的关系，路径跟踪具有好的鲁棒性，能够抵抗大的干扰而不至导致系问题大致可以分为两类：一类是对时间有所依赖的，统失稳．到目前为止，在该领域已经发表了相当数目称为TT(trajectorytracking)问题；另一类是对时间的论文J．文献[1]通过圆弧及线段的连接构造并无严格要求的，称为PF(pathfollowing)问题．在了优化路径，然后基于“后退”设计方法，

8、设计了欠TT系统中，虚拟目标点按照预定计划在路径上持续驱动水面舰艇的跟踪控制律．文献[2]将船舶运动运动，与当前系统状态不相隶属，因此它