水下滑翔机轻量化建模及执行器约束下非线性MPC控制器设计

作     者：王洁茹 李崇 綦声波 赵圆圆 WANG Jieru;LI Chong;QI Shengbo;ZHAO Yuanyuan

作者机构：中国海洋大学工程学院山东青岛266100 

基　　金：山东省自然科学基金项目资助(912162210) 

出 版 物：《水下无人系统学报》 (Journal of Unmanned Undersea Systems)

年 卷 期：2024年第32卷第1期

页      码：8-17页

摘      要：针对现有水下滑翔机模型非线性程度和维度过高以及难以设计有效的工程化控制器的问题,首先根据水下滑翔机的运动机构组成及工作原理,忽略建模过程中的次要影响因素,对水下滑翔机进行轻量化建模以降低模型非线性度及复杂度,并通过对比验证证明了轻量化模型的有效性。随后,针对纵垂面运动进一步精简动力学方程,发挥该模型维度低、计算量小的优点,引入状态和控制量的实际约束,设计了贴合实际的实时线性化模型预测姿态控制算法。数值仿真结果证明,在±17.4°和±22.5°等水下滑翔机常见工况下,所提出的基于轻量化模型的控制算法可有效快速追踪期望姿态,且上升时间和稳态调节时间均比传统控制器提高70%以上。

主 题 词：水下滑翔机 轻量化建模 模型预测控制 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 0824[工学-林业工程类] 082401[082401] 

D　O　I：10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0042

馆 藏 号：203126604...