本技术介绍了一种创新的水下机器人运动控制方法,该方法利用模糊自抗扰控制技术。首先,我们为水下机器人构建了精确的动力学模型。接着,采用自抗扰控制器作为核心控制策略,以实现对水下机器人运动的高效控制。
背景技术
海洋世界拥有丰富的自然资源、矿产资源和生物资源,因而对海洋环境的探索、生物的保护和海洋世界的认识已成为世界各国研究的热点问题。目前,由于各国对海洋工程的需求日益增加,越来越多的研究者致力于开发用于探索海洋世界完成多种水下任务的水下机器人。水下机器人具有机动灵活的特点,能够在水中长时间工作,已逐渐成为人类开发利用海洋资源的重要工具。其中水下无人航行器(UUV)是典型的代表之一,具备成本低、机动性高、自主性强等优点。与陆地机器人不同,UUV由于浮力、洋流等水下环境存在的特殊扰动,如何保证UUV在水下能够沿着预设的轨迹精确高效执行任务是控制技术所面临的难点。因此,提升水下无人航行器在复杂环境中的鲁棒性和自适应性显得尤为重要。
水下机器人运动控制的常见方法有PID控制、滑模控制、自抗扰控制等。PID控制器又叫比例-积分-微分控制器,其算法简单,不需要控制对象的模型,通过误差来消除误差的思想进行控制。但传统PID控制参数固定不变,无法适应复杂水下环境的高精度控制。滑模控制器具有响应速度快、适用非线性系统和参数变化及扰动不敏感等优点,但传统滑模控制由于不连续切换项导致的抖振问题,会导致推进器速度的高频变化,从而导致高能耗、摩擦增加和推进器损坏。传统自抗扰控制器抗干扰能力强,并且响应速度更快,超调量小,但仍存在调整参数过多、相位滞后与调节时间变长的问题。
本发明是在调研分析国内外对水下机器人精确运动控制需求、现有运动控制方法存在不足的情况下,提出了一种基于模糊自抗扰控制的水下机器人运动控制方法。
实现思路