基于反步滑模控制的欠驱动AUV定深运动研究

欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)深度控制是完成水下作业任务的重要基础，为了在复杂海况中抑制外界产生的干扰，更稳定地实现欠驱动AUV垂直面上的定深运动控制，设计基于虚拟控制律和反步法结合的滑模控制器(sliding mode controller,SMC)。首先，引入固定坐标系和运动坐标系之间的坐标转换，建立垂直面运动误差模型，将深度误差的镇定转换为纵倾角和纵倾角速度误差的镇定；然后利用李雅普诺夫（Lyapunov）稳定性理论证明控制器的稳定性。最后，仿真结果和海试表明，本文设计的控制器能够有效完成给定深度的运动控制，且对外界干扰有一定的鲁棒性。