欠驅動水下航行器編隊協同控制

肖瑞武，孫洪飛

(廈門大學信息科學與技術學院，福建 廈門 361005)

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欠驅動水下航行器編隊協同控制

肖瑞武，孫洪飛

(廈門大學信息科學與技術學院，福建 廈門 361005)

[摘要]針對復雜海況中欠驅動無人水下航行器(UUV)的水平面上編隊問題,結合路徑跟蹤控制和一致性算法構建編隊運動控制策略.將編隊任務分為兩步：1)對于每個UUV個體設計路徑跟蹤控制器，完成對各自期望路徑的跟蹤；2)對于多個UUV之間設計一致性協同算法，完成UUV編隊的協同運動；編隊控制器設計考慮了外界海流干擾及UUV模型參數不確定性等因素.針對海流干擾設計干擾觀測器，利用自適應技術對參數不確定性進行在線估計，最后通過仿真驗證了所設計編隊控制策略的有效性.

[關鍵詞]無人水下航行器；路徑跟蹤；干擾觀測器；一致性算法

0引言

欠驅動無人水下航行器(Under-actuated Underwater Vehicle，UUV)的誕生給人類對海洋的探索和資源開發帶來了新的工具.由于大范圍復雜的水下作業,需要多個UUV協同作業,因此急需有效的編隊控制策略,來完成整個UUV編隊的控制,合理地分配各UUV的工作任務.近年來,編隊控制問題成為眾多學者研究的熱點[1].文獻[2]研究了欠驅動水下航行器的領航者-跟隨者編隊控制問題,采用反步法設計了編隊控制律.文獻[3]提出了分布式框架的虛擬結構法編隊控制策略,研究了多智能體編隊運動在固定拓撲和切換拓撲兩種情況下的協同一致性.但是傳統的編隊控制方法只要求UUV間的相對……