基于模型预测的海缆铺设用水下航行器最优避障控制

作     者：苏哲昊 王伟然 戴晓强 朱志宇 姚杰 葛慧林 SU Zhehao;WANG Weiran;DAI Xiaoqiang;ZHU Zhiyu;YAO Jie;GE Huilin

作者机构：江苏科技大学自动化学院江苏镇江212100 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51809128 62006102) 

出 版 物：《中国舰船研究》 (Chinese Journal of Ship Research)

年 卷 期：2024年第19卷第1期

页      码：248-255页

摘      要：[目的]自主水下航行器(AUV)在海底复杂地形环境下执行独立铺缆作业时,需要兼顾铺缆质量和自身安全,即在避障的同时还需要保持船体与海底平面的相对高度。为此,设计一种基于模型预测的海缆铺设AUV最优避障控制方法。[方法]首先,基于模型预测控制(MPC)建立AUV的路径跟踪模型,将海底不规则障碍物分类为凸起和凹陷地形,并分别建立障碍物的工程简化数学模型;然后,根据不同地形和海缆铺设要求来设计多个目标优化函数;最后,根据地形特征点迭代计算与海底平面保持稳定高度且路径最短的最优避障路径。[结果]仿真结果表明,该方法响应性能好、可靠性高,能够使AUV选择最短路径并避开意外障碍物。[结论]在复杂的海底环境下,该方法既保障了AUV作业过程中的自身安全,又极大提高了海缆的铺设质量。

主 题 词：自主水下航行器 模型预测控制 海缆铺设 最优避障控制 

学科分类：08[工学] 082402[082402] 0824[工学-林业工程类] 

D　O　I：10.19693/j.issn.1673-3185.03125

馆 藏 号：203126648...