动态传递优先权的多AUV避碰规划方法

以刚体运动的动量和动量矩定理为基础，建立了AUV的空间四自由度运动的数学模型，基于消息的通讯机制，采用动态优先权策略成功地解决了AUV编队航行过程中的避碰避障问题，并建立了环境仿真器，进行了多AUV协调避碰仿真实验，效果良好，验证了算法的有效性。     

临时路径发生器学引的UUV跟踪控制(英文)

A path following control algorithm for an unmanned underwater vehicle(UUV) using temporary path generation guidance was proposed in this paper.Owing to different initial states of the vehicle,such as position and orientation,the path following control in the horizontal plane may yield a poor performance.To deal with the negative effect induced by initial states,a temporary path generation was presented based on the relationship between the original reference path and the vehicle’s initial states.With different relative positions between the vehicle and reference path,including out of straight lines,as well as inside and outside a circle,the related temporary paths guiding the vehicle to the reference path were able to be generated in real time.The vehicle was guided to steer along the temporary path until it reached the tangent point at the reference path,where the controller was designed using the input-output feedback linearization method.Simulation results demonstrated that the proposed algorithm is effective under the three different situations mentioned above.     

基于海浪干扰滤波器的UUV近水面深度控制

针对UUV在近水面航行过程中海浪波动对深度计测量造成较大干扰进而影响深度控制效果的问题,设计一种带有海浪干扰滤波器的UUV深度控制方法。分析UUV海试中深度控制性能,选取合适的参数设计海浪干扰滤波器并验证了其滤波效果。考虑到PID控制器参数选择难的问题,采用遗传算法对其控制参数实现在线自整定。最后将实时海浪加入到UUV深度控制系统进行仿真实验,并将仿真结果与海试数据对比,结果表明本文提出的方法可有效的抑制海浪干扰,改善UUV近水面深度控制效果,具有一定的工程实际意义。     

基于UUV动力学模型的实时海流估计方法研究

提出了一种基于UUV模型的海流估计方法。结合UUV的动力学模型,根据实际系统状态与模型系统状态得到UUV航行环境的海流信息,避免了海流估计对开环操纵性试验的依赖。此外,针对模型与各个传感器间的时间、空间异步问题,采用了数据融合理论中常用的插值法进行时空配准。最后,通过多次UUV试验数据验证了该方法的有效性,并与用最小二乘法得到的海流信息作对比。结果表明,该方法具有较强的工程意义。     

基于稳定逆的UUV路径跟踪控制

针对水下无人潜航器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)路径跟踪过程中存在的非最小相位特性,提出了一种基于稳定逆的UUV路径跟踪控制方法。根据稳定逆的思想,首先,求取跟踪系统内动态的有界解;通过求解过程,设计了跟踪系统基于期望轨迹的稳定逆;由稳定逆产生期望控制输入和期望的状态轨迹,反馈控制器实现了系统在线完成对期望轨迹的精确跟踪。仿真实验证实该方法可以实现UUV对规划路径的精确跟踪。     

基于对线控位策略的UUV回收运动控制研究

研究了水下坞舱回收UUV (Unmanned Underwater Vehicle) 过程中的运动控制问题,详细介绍了坞舱搭载回收UUV的原理,建立了UUV回收中的数学模型。提出了一种基于对线控位策略的回收方法,通过一个双参考点的定位控制来实现UUV的回收。设计了UUV回收的位置和姿态的灰色预测PID控制器,以减小UUV回收控制中的超调量和调整时间。仿真验证结果表明了对线控位策略对于坞舱回收UUV是可行的,所设计的灰色预测PID控制器可以实现UUV回收的精确控制。     

无人水下潜器定位控制过程的DES建模与简化

本文以安装有4只机械手的6自由度无人水下潜器的定位过程为背景,研究了基于离散事件系统监控理论的定位过程监控问题,首先对该监控理论中可控事件和不可控事件赋予了新的含义,然后建立了定位过程的自动机模型,并通过对潜器结构的分析,利用等价类概念对自动机模型进行了简化,同时讨论了监控问题。     

基于自适应反步法的欠驱动UUV空间路径点跟踪控制

解决了一类欠驱动UUV系统在空间6自由度运动中的路径点跟踪控制问题。首先采用拉格朗日方程的形式,建立UUV的6自由度运动学模型和动力学模型,并基于Line-of-sight法建立欠驱动UUV的路径点跟踪误差模型;然后提出了基于反步法设计满足动力学限制的综合控制器,设计自适应律以抵消海流的干扰,并基于Lyapunov理论证明了所设计控制器的稳定性;最后仿真结果验证了该控制器的有效性,实现了欠驱动UUV三维空间的路径点跟踪控制。     

Design and evaluation of a hierarchical control architecture for an autonomous underwater vehicle

This paper researches on a kind of control architecture for autonomous undelwater vehicle （AUV）. After describing the hybrid property of the AUV control system, we present the hierarchical AUV control architecture. The architecture is organized in three layers： mission layer, task layer and execution layer. State supervisor and task coordinator are two key modules handling discrete events, so we describe these two modules in detail. Finally, we carried out a series of tests to verify this architecture The test results show that the AUV can perform autonomous missions effectively and safely. We can conclude the control architecture is valid and practical.     

数据融合的精确极大似然配准算法在六自由度DPS中的应用

文章阐述了潜器六自由度动力定位的基本原理和多传感器数据融合的基本概念,着重研究了配准的极大似然算法ＥＭＬ,该算法通过两步递归最优化方法来实现,并采用改进的高斯－牛顿法来确保算法的快速收敛性。最后结合ＢＳＡＶ－１潜器模型水池实验的实时数据给出了仿真算例,证实了ＥＭＬ算法在实际环境中的有效性。