摘要：为提高水下机器人(ROV)在水域环境中的位姿控制能力,结合传统自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)策略中fal函数在分段处过渡不够平滑的特点,提出一种新型非线性函数,用以改进传统fal函数。利用双曲正切函数在原点附近单调递增且连续光滑的特征,通过多项式拟合的方法构建出非线性函数sfal函数,然后使用李雅普诺夫方法对sfal函数进行稳定性分析,基于sfal函数给出扩张状态观测器的一般形式,并由此设计改进的ADRC控制器,通过对控制对象ROV搭建数学模型,利用Matlab/Simulink对系统的输出进行仿真与数值分析。最后,在ROV平台上进行对比实验,实验结果表明,改进型自抗扰控制能够有效抑制系统响应的超调量,并提升ROV位姿状态的抗扰能力。

摘要：为解决欠驱动自主水下机器人(AUV)在航行过程中的控制问题,提高其抵抗外部干扰的能力,设计一种新型控制器,该控制器以模型预测控制策略中的动态矩阵控制(DMC)方法为主回路控制器,其目的是通过模型预测与反馈校正的特点使AUV获得良好的跟踪能力。此外,副回路控制器采用频率较高的增量式PID的控制方法,通过优化模型预测向量,设计模型调控参数,最终获得反应速度良好的内回路控制器,其作用是快速抑制突发性扰动。最后,将此控制器应用于AUV首向与深度的仿真实验中,通过仿真实验,验证了该控制器不仅能够满足AUV的控制需求,同时在面对外部时变干扰时具有较好的鲁棒性。