事件触发的多AUV编队模型预测控制算法

针对复杂环境中自治水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)编队的避障控制问题,提出一种基于事件触发的模型预测控制(model predictive control,MPC)算法。建立水下机器人运动模型,结合领航-跟随式队形控制方法,利用领航AUV的位置信息和编队期望队形得到虚拟AUV的航行轨迹及速度信息,将其作为跟随AUV的航行参考轨迹;对传统人工势场法(artificial potential field,APF)进行适应性改进,以满足AUV编队在障碍物环境中避障规划的需求;设计一种基于跟随AUV轨迹预测值与实际值误差的事件触发机制来减少求解优化问题的计算量,降低计算负担。结果表明：与其他算法相比,该算法仿真结果具有可行性和有效性。     

基于遗传算法的动态矩阵预测控制算法

基于遗传算法的动态矩阵预测控制(DMC)算法在每个采样时刻,用遗传算法优化不同的染色体种群,由最优个体解码得到最优参数集,再计算当前控制序列增量并施加到被控对象.在下一时刻,由输出实测值修正初始预测值,直至结束为止.被控对象仿真表明,该算法具有较好的控制效果.     

非线性模型预测控制在地形跟踪中的应用

运用非线性模型预测控制方法，设计了巡航弹地形跟踪控制器，提出了惩罚预测跟踪误差和控制输入的二次性能指标，通过使性能指标最小，产生最优非线性反馈控制律。结果表明，该控制器具有精确的跟踪性能。     

模型预测控制在导引系统中的应用

为加快导弹的动态响应速度,针对导弹动态存在纯时延问题,应用模型预测控制方法,设计了一种控制器。仿真结果表明,所设计的控制能加快系统的响应速度,使得导弹输出的加速度能快速准确地跟踪上指令加速度。     

极点配置多模型预测函数控制在制导炸弹控制系统中的应用

针对非线性系统,结合多模型预测控制和极点配置预测函数控制,提出了极点配置多模型预测函数控制方法,并将这种方法应用到制导炸弹控制系统中去。仿真结果表明,当被控对象参数变化时,这种方法具有较强的自适应能力,比常规的控制方法具有更好的控制效果。     

虚拟现实在AUV地形跟踪控制研究中的应用

基于软件平台MultiGen Creator和Vega开发出自主水下航行器（AUV）地形跟踪虚拟仿真系统,详细描述了系统软件的选择、模型的创建、虚拟海洋地形和环境的生成以及地形跟踪控制策略的设计与实现,研究了虚拟现实技术在AUV地形跟踪中的应用。仿真结果表明,该系统能精确模拟现实环境中的环境交互功能,逼真演示AUV地形跟踪的动态过程,为将来的AUV避碰控制和协同控制仿真提供了参考。     

基于视线导引策略的无人艇航迹跟踪控制算法

为实现复杂海洋环境下无人艇对期望航迹的精确跟踪和安全航行控制问题,对目前用于无人艇航迹跟踪控制的视线导引策略进行了详细研究,可分为基于前视距离的视线导引策略和基于包围圈的视线导引策略两大类,并分析了两类算法各自的优缺点。建立无人艇数学模型,基于前视距离的视线制导策略和PID控制思想设计无人艇航迹跟踪控制算法。仿真实验结果表明：所提算法具有良好的航迹跟踪控制效果,可为现阶段我国无人艇自主航行控制技术的研究和无人艇装备建设提供参考。     

SLAM算法在AUV中的应用进展

同步定位与地图创建（SLAM）是水下航行器在全球范围内实现自主导航的一个基础且重要问题。首先介绍了SLAM算法在水下航行器应用的国内外最新进展,指出了SLAM算法所面临的问题,阐述了研究的环境描述、环境特征提取和不确定信息的描述等难点问题,并对SLAM算法的主要实现方式进行了归纳。最后结合水下航行器的特殊应用环境,探讨了未来SLAM算法的研究趋势和发展方向。     

自适应遗传PID控制算法在球杆系统中的应用

设计基于遗传算法的自适应PID控制器,建立球杆系统机械部分模型、角度模型和电机模型,得到整个球杆系统的数学模型;通过在线整定控制器参数,提高球杆系统的控制性能。仿真实验结果证明了自适应遗传PID控制效果良好,适应能力较强,具有算法简单、参数整定容易等。     

预测控制在PID调节器设计中的应用

在过程控制领域，长期以来ＰＩＤ控制占有主导地位，与此同时，现代控制理论已获得突飞猛进的发展，许多先进的控制理论和算法先后被开发出来。但当这些理论和算法会诸实际应用时了碰到了许多困难。     

自主式水下航行器控制技术新进展

自主式水下航行器是一个复杂的智能化机电系统，是能够在复杂的海洋环境中自主执行各种任务的无人平台。近年来，自主式水下航行器（AUV）控制技术取得了长足进展，本文较全面概括了近年来国内外在AUV控制技术领域的最新进展，主要包括基于控制器设计的建模、推进器建模与控制、动力定位控制、推力矢量控制、欠驱动控制等方面，然而目前AUV控制领域面临的难点主要在模型不确定和扰动不确定、传感器信息不足以及欠驱动系统的本质特性（例如可控性）及其控制方法等方面，还需要人们为之付出不懈的努力。     

特提斯(Tethys)远程自主水下航行体的有效推进方式

Tethys AUV重110 kg,其航程大,续航能力强。其性能指标:搭载设备消耗功率为8 W时,以1 m/s速度可航行1000 km;消耗功率1 W时,以0.5 m/s速度可航行4000 km。要达到这个性能,需将阻力降到最低,并将推进效率提高至最大。介绍了推进系统的设计,探讨了螺旋桨和航行体之间的相互作用,并阐述了能耗和推进效率的初步测试结果。近期的实验中,在系柱拖力测试中和航行体航行期间测量推进系统的功耗,结果表明,能耗和推进效率的测试结果与理论预测结果很接近。     

新型远程自主水下航行器侧向滑模变结构控制

根据新型远程自主水下航行器操纵机构的组成和特点，建立了其侧向运动的非线性数学模型，并进行了线性化处理。在此基础上，基于变结构控制理论，分别研究了基于垂直舵的侧向低速巡航控制和高速巡航控制及基于前、后侧向推进器的悬停转向控制。仿真结果表明，该控制器可满足水下航行器侧向巡航控制和悬停转向控制的需要，并对参数不确定性和未建模动态都具有良好的鲁棒性。     

一种自主水下航行器分布式控制系统

提出一种新的基于CAN总线的自主水下航行器(AUV)分布式控制系统。该控制系统具有良好的分层递阶体系结构,包括由综合显控台构成的任务层,由管理记录中心构成的协调层,以及由导航控制中心和底层执行机构控制节点构成的控制层。同时,将实时控制与非实时任务管理分离,由不同的功能节点实现,便于系统的维护和升级。航行试验中,分布式控制系统运行情况良好,AUV完整、正确地执行了航行任务,这充分说明该设计是成功的。     

一种水下航行器轨迹发生器的设计与仿真

为了减少水下航行器（AUV）导航系统算法开发过程中跑车试验及半实物仿真等所耗费的资金和时间,提出一种水下航行器轨迹发生器的设计方法。利用所给出的轨迹微分方程,反推得出生成轨迹参数公式和惯性信息公式,同时给出水下航行器在直航、转弯和爬潜等常见的运动状态下轨迹发生器的具体输入,并将生成的惯性量测值（加速度和陀螺值）输入捷联式惯性导航算法。验证结果表明,利用所设计的轨迹发生器可以为研究导航算法提供模拟的数据,具有工程实际意义。     

水下航行器组合导航仿真系统设计与实现

建立了自主水下航行器SINS／DVL组合导航的实时仿真系统，给出了以PC104计算机为核心的AUV导航仿真系统设计方案，包括导航系统的基本硬件（CPU模块和扩展模块）和软件组成（惯性传感器模块、DVL和深度计、采样模块以及导航解算模块），介绍了AUV模型解算系统、组合导航解算系统、模块间通信等的设计原理。通过建立AUV数学模型的方法模拟出AUV运动参数来设计实际导航系统，避免了半实物仿真的时间、经费等耗费。仿真试验表明，模型和导航算法正确，所设计的导航仿真系统能够模拟传感器输出，并完成各种数据的采集、运算及组合导航工作方式和工作状态的转换，计算精度满足要求，方案可行。该系统可用于AUV系统的试验及性能分析，为AUV的导航定位提供保证。     

概率圆方法在水下航行器制导精度鉴定中的应用

随着我国远航程、高精度自主水下航行器（AUV）的发展，迫切需要一种实用、有效的制导精度鉴定方法，尤其是在小子样条件下。本文提出将导弹落点精度鉴定中的圆概率方法用于AUV制导精度鉴定中。该方法根据批次试验中，落入对应一定概率的概率圆中的次数做出该批次产品是否满足制导精度的判断，并给出使用方和研制方的风险分析。最后以仿真实例说明了该方法的有效性。作为一种简单有效的鉴定方法，概率圆法有着很好的工程应用价值。     

AUV前视声纳模拟及避障研究

基于软件平台MultiGen Creator和Vega,在虚拟环境下模拟自主水下航行器的避障过程,在HP工作站上开发了自主水下航行器避障视景仿真系统,提出了一种前视声纳的仿真方法,利用Vega提供的碰撞矢量函数和自定义的Volume碰撞方式,模拟前视声纳的功能,并利用声纳所测得障碍物的数据实现了虚拟环境下自主水下航行器的避障。仿真结果表明,该视景仿真能够使仿真系统更加逼真和接近于实际情况,并且满足系统仿真的实时性要求。     

太阳能自主水下航行器

太阳能水下智能航行器是能够以太阳能作为能源供给的水下航行器,可数周甚至数月连续工作,主要用于海洋探测及监控。