基于MPC-MRAC的用于子母式AUV投放的子AUV控制算法

针对水下搜救、水下集群作业等场合对负载能力、响应速度和多体协同的特殊要求,提出一种子母式自主水下航行器（AUV）概念。针对子母式AUV中的子AUV平台进行投放过程设计与分析,并对不同运动模式下的子AUV进行受力分析和建模。根据子AUV运动特性设计一套基于模型预测控制-模型参考自适应控制算法（MPC-MRAC）的子AUV控制算法,并进行仿真。结果显示：该算法具有较快的响应速度和控制稳定性,适用于子AUV投放后的自主运动控制;其响应速度比反演滑模控制算法快42.48%,比比例积分微分（PID）控制算法快87.05%;控制精度比反演滑模控制算法高77.54%,比PID控制算法高76.19%。针对该系统设计制作样机并开展湖上试验,结果表明,子AUV控制算法具有良好的可行性和可靠性,可顺利实现子AUV投放后运行的安全可靠。子AUV在出舱后经过短时间姿态变化,成功与母AUV分离并顺利进行定深任务,最终达到近似等距分布的效果。研究成果可为用于子母式AUV投放的子AUV提供控制算法基础。