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相似文献
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1.
基于神经网络的水下机器人三维航迹跟踪控制   总被引:3,自引:0,他引:3  
本文研究了水下机器人三维航迹跟踪控制问题.在充分考虑了模型中不确定水动力系数和外界海流干扰的基础上,提出了基于神经网络的自适应输出反馈控制方法.控制器由3部分组成:基于动态补偿器的输出反馈控制项、神经网络自适应控制项和鲁棒控制项.神经网络所需的自适应学习信号由线性观测器提供.基于Lyapunov稳定性理论证明了控制系统的稳定性.最后针对某AUV进行了空间三维航迹跟踪控制仿真实验,结果表明设计的控制器可以较好地克服时变非线性水动力阻尼对系统的影响,并对外界海流干扰有较好的抑制作用,可以实现三维航迹的精确跟踪.  相似文献   

2.
基于离散滑模预测的欠驱动AUV三维航迹跟踪控制   总被引:2,自引:0,他引:2  
针对欠驱动自主水下航行器(AUV)的模型不确定和外界海流干扰问题,为了实现欠驱动AUV的三维航迹跟踪控制,采用虚拟向导法建立空间运动误差离散化模型.基于递归滑模思想设计离散滑模预测控制器,利用滚动优化和反馈校正方法补偿了不确定项对滑模预测模型的影响.最后针对某欠驱动AUV进行了空间曲线跟踪控制仿真实验.结果表明,所设计的控制器可以较好地克服时变非线性水动力阻尼对系统的影响,并对外界海流干扰有较好的抑制作用,保证了欠驱动AUV三维航迹跟踪系统的鲁棒性,实现了三维航迹的精确跟踪.  相似文献   

3.
基于自适应Backstepping的欠驱动AUV三维航迹跟踪控制   总被引:1,自引:0,他引:1  
为了实现欠驱动自治水下机器人(AUV)三维航迹跟踪控制,基于非完整系统理论分析了AUV缺少横向推进器时的欠驱动控制系统特性,并验证了欠驱动AUV存在加速度约束不可积性.基于李亚普诺夫稳定性理论,利用自适应Backstepping设计连续时变的航迹点跟踪控制器,以抑制外界海流的干扰.仿真实验表明,所设计的控制器能实现欠驱动AUV对一序列三维航迹点的渐近镇定,并且航迹跟踪的精确性和鲁棒性明显优于PID控制.  相似文献   

4.
基于迭代滑模增量反馈的欠驱动AUV地形跟踪控制   总被引:2,自引:0,他引:2  
为实现欠驱动自治水下机器人(AUV)在未知海流干扰作用下的地形跟踪控制,提出一种基于非线性迭代滑模增量反馈的航迹跟踪控制器.基于虚拟向导的方法,建立AUV垂直面航迹跟踪误差方程.采用迭代方法,设计滑模增量反馈控制器,无需对AUV模型参数不确定部分和海流干扰进行估计,这样避免了AUV俯仰舵的抖振现象,并且减小了输出反馈控制的稳态误差与超调问题.仿真实验表明,所设计的控制器对AUV系统的模型参数摄动及海流干扰变化不敏感,所设计的参数易于调节.  相似文献   

5.
基于非线性迭代滑模的欠驱动UUV三维航迹跟踪控制   总被引:2,自引:0,他引:2  
为实现欠驱动无人水下航行器(Unmanned underwater vehicle, UUV)在未知海流干扰作用下的三维航迹跟踪控制, 提出一种基于工程解耦思想设计的非线性迭代滑模航迹跟踪控制器. 基于虚拟向导的方法,建立UUV空间航迹跟踪误差方程;采用迭代方法设计非线性滑模控制器, 无需对UUV模型参数不确定部分和海流干扰进行估计,避免了舵的抖振现象以及减小了稳态误差与超调问题. 仿真实验表明,设计的控制器对欠驱动UUV系统的模型参数摄动及海流干扰变化不敏感、 且设计参数易于调节,可以实现三维航迹的精确跟踪.  相似文献   

6.
欠驱动水下航行器三维直线航迹跟踪控制   总被引:1,自引:0,他引:1  
针对欠驱动水下航行器的三维直线航迹跟踪控制问题,基于虚拟向导建立了三维航迹跟踪误差模型,采用反馈增益反步法设计航迹跟踪控制器,通过合理选择控制器参数消除了部分非线性项,与传统反步法设计相比简化了虚拟控制量的形式,并且能够避免基于视线法设计导引律时存在固有奇异值点的问题.基于李雅普诺夫稳定性理论分析了闭环跟踪误差系统的渐近稳定性.最后将设计的控制器应用于欠驱动水下航行器进行仿真实验,结果表明控制器具有精确的三维航迹的跟踪能力,并对外界干扰和模型参数不确定性具有较好的鲁棒性.  相似文献   

7.
为实现欠驱动自治水下机器人(AUV)在未知海流干扰作用下的路径跟踪控制,提出一种基于非线性迭代滑模增量反馈的路径跟踪控制器。选用一般曲线参数和Serret-Frenet坐标系描述路径跟踪误差,建立AUV水平面路径跟踪误差方程。采用迭代方法,设计滑模增量反馈控制器,无需对AUV模型参数不确定部分和海流干扰进行估计。仿真实验表明,设计的控制器参数易于调节,可用于实际欠驱动水下机器人来实现对水平面路径的精确跟踪。  相似文献   

8.
本文研究了存在模型不确定以及外界未知扰动情况下的自主式水下航行器(AUV)的三维路径跟踪控制问题. 针对此问题, 首先利用时标分离原理及正交投影Serret-Frenet坐标系建立了描述AUV质心运动及姿态运动的的仿射非线性数学模型. 其次, 在控制器设计中运用神经网络H∞鲁棒自适应算法克服了模型的不确定性及扰动, 同时在控制器设计中利用了主导输入的思想, 降低了闭环系统的复杂度, 减少了实时计算工作量, 便于工程应用. 基于Lyapunov理论的分析保证了系统的稳定性. 仿真结果表明, 路径跟踪控制律可以保证AUV沿期望路径运动, 并且具有良好的动态性能.  相似文献   

9.
模糊滑模变结构控制在AUV纵倾控制中的应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
无人水下机器人(AUV)在潜浮运动过程中,纵倾角的控制对其在垂直面的运动状态起着关键的作用.尽管目前研究的控制方法对纵倾角有较好的控制效果,但是由于AUV不确定的非线性特性和模型参数,其控制性能并不理想.根据AUV垂直面的非线性模型,在特定的工作点对非线性模型进行了线性化,得到AUV垂直面纵倾运动的数学模型.设计了基于模糊控制理论的模糊滑模变结构控制器调整滑模控制的控制增益,并在海流干扰下用该控制器成功地对AUV进行了纵倾控制.仿真结果验证了该控制方法对运动模型不确定的AUV具有很好的控制性能,在外界干扰下,既保证了控制系统的快速性和鲁棒性,又能够有效地削弱抖振.  相似文献   

10.
针对船舶直线航迹控制的非线性特性,设计一种基于输入输出线性化的自适应模糊滑模控制器,并利用Lyapunov理论,证明该系统在所设计控制器作用下全局渐近稳定,Simulink仿真结果表明,所设计控制器能够有效抑制常规滑模所固有的稳态抖振现象,且在参数摄动及风浪干扰下具有强鲁棒性,较好的实现了对设定航迹的跟踪。  相似文献   

11.
为解决自主水下航行器的变深控制问题,提出一种基于反馈增益的反步控制方法.首先,通过设计控制器参数消除部分非线性项,在保证系统稳定性的同时设计神经网络控制器来补偿纵倾运动中的模型不确定性;然后,通过自适应鲁棒控制器对神经网络的逼近误差予以消除,以加快神经网络的收敛学习速度,神经网络权值和逼近误差估计的学习律可由李雅普诺夫稳定性理论推导得出,保证了闭环系统的一致最终有界性;最后,通过仿真实验验证了所提出方法的有效性.  相似文献   

12.
针对垂直面欠驱动自治水下机器人(AUV)定深控制问题,本文仅使用可测量的深度和纵摇角信息,基于反步法设计自适应输出反馈控制器.为此首先设计观测器,实现不可测纵摇角速度反馈;再利用径向基神经网络对不确定水动力系数和纵荡、垂荡及纵摇角速度耦合产生的非线性结构进行补偿;采用自适应策略对纵荡和垂荡速度形成的有界干扰进行抑制.本文采用AUV一阶非完整模型,不以线性化为目的,放宽了纵摇角只能在小范围内变化的限制.最后通过理论证明和仿真实验表明该方法能够实现AUV深度和姿态控制,对未建模非线性动态和有界扰动具有很强的自适应性和鲁棒性.  相似文献   

13.
In this paper, a new approach to stability analysis of nonlinear dynamics of an underactuated autonomous underwater vehicle (AUV) is presented. AUV is a highly nonlinear robotic system whose dynamic model includes coupled terms due to the hydrodynamic damping factors. It is difficult to analyze the stability of a nonlinear dynamical system through Routh’s stability approach because it contains nonlinear dynamic parameters owing to hydrodynamic damping coefficients. It is also difficult to analyze the stability of AUVs using Lyapunov’s criterion and LaSalle’s invariance principle. In this paper, we proposed the extended-Routh’s stability approach to verify the stability of such nonlinear dynamic systems. This extended-Routh’s stability approach is much easier as compared to the other existing methods. Numerical simulations are presented to demonstrate the efficacy of the proposed stability verification of the nonlinear dynamic systems, e.g., an AUV system dynamics.  相似文献   

14.
For an autonomous underwater vehicle (AUV), a nonlinear sliding-mode control based on linear-in-parameter neural network (NSMC-NN) is proposed to deal with the unknown dynamics and the external environmental disturbances and a first-order robust exact differentiator is introduced considering unknown velocities of an AUV. The sliding-mode surfaces of NSMC-NN can enter into the boundary layers after a period that depends on the design parameters. To demonstrate the feasibility of the proposed controller, simulation studies applying Omni-Directional Intelligent Navigator (ODIN) are carried out, compared with proportional–integral–derivative (PID) and the modified sliding-mode control (MSMC). The simulation results show that the presented control method can achieve the effective control performance.  相似文献   

15.
In general, the dynamics of autonomous underwater vehicles (AUVs) are highly nonlinear and their hydrodynamic coefficients vary with different operating conditions. For this reason, high performance control system for an AUV usually should have the capacities of learning and adaptation to the time-varying dynamics of the vehicle. In this article, we present a robust adaptive nonlinear control scheme for an AUV, where a linearly parameterized neural network (LPNN) is introduced to approximate the uncertainties of the vehicle's dynamics, and the basis function vector of the network is constructed according to the vehicle's physical properties. The proposed control scheme can guarantee that all of the signals in the closed-loop system are uniformly ultimately bounded (UUB). Numerical simulation studies are performed to illustrate the effectiveness of the proposed control scheme.  相似文献   

16.
The control issues in nonlinear trajectory tracking of an autonomous underwater vehicle (AUV) are a challenging task due to the complex oceanic environment, highly nonlinear coupled dynamics, imprecise hydrodynamic coefficients and unpredictable external disturbances such as ocean waves, current fluctuations and tides. This paper addresses an adaptive fuzzy PI sliding mode control (AFPISMC) for trajectory tracking control of AUV to achieve high precise maneuvering in undersea environment. An AFPISMC is basically comprised of an equivalent control based on approximately known inverse dynamic model output and continuous adaptive PI term is designed to eliminate chattering effect. Furthermore, it does not require a priori knowledge of upper bounds on uncertainties in the dynamic parameters of an AUV. In this approach, decoupled single input fuzzy PI control strategy is employed along with a reduced rule base and self-tuning control law is derived to modify hitting gain in order to enhance tracking response. The overall control scheme guarantees the global asymptotic stability based on Lyapunov theory. Finally, the effectiveness and robustness of the proposed approach are demonstrated through simulation and comparison studies.  相似文献   

17.
We propose an integral sliding mode controller (ISMC) to stabilse an autonomous underwater vehicle (AUV) which is subject to modelling errors and often suffers from unknown environmental disturbances. The ISMC is effective in compensating for the uncertainties in the hydrodynamic and hydrostatic parameters of the vehicle and rejecting the unpredictable disturbance effects due to ocean waves, tides and currents. The ISMC is comprised of an equivalent controller and a switching controller to suppress the parameter uncertainties and external disturbances, and its closed-loop system is exponentially stable. Numerical simulations were performed to validate the proposed control approach, and experimental tests using Cyclops AUV were carried out to demonstrate its practical feasibility.  相似文献   

18.
张铭钧  高萍  徐建安 《机器人》2008,30(1):1-96
针对自治式水下机器人高度非线性和时变性的特点,提出了一种基于神经网络的水下机器人广义预测控制策略.利用改进型Elman网络作为多步预测模型,在对网络学习算法进行改进的基础上,实现了Elman网络的在线学习,并提出了用于求解神经广义预测控制律的灵敏度公式.进行了具有神经网络在线学习功能和不具有在线学习功能的水下机器人的速度控制实验,并就预测控制效果进行了对比分析.实验结果表明,具有自适应学习功能的水下机器人速度控制法的精度要优于不具有在线学习功能的速度控制法,且当水下机器人动态特性发生变化时具有较强的自适应能力.  相似文献   

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