含狀態(tài)時(shí)滯的受擾水下航行器的滑模與最優(yōu)跟蹤控制.pdf

1、21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，世界各國(guó)對(duì)海洋資源開(kāi)發(fā)和利用都越來(lái)越重視。自主式水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）可以在水下執(zhí)行海洋勘測(cè)、通信、打撈、危險(xiǎn)條件下代替人工作業(yè)等多種任務(wù)，因而水下航行器的開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)。AUV不同于在陸地上運(yùn)行的機(jī)器人，在海底的環(huán)境中，有各種不確定因素，例如海流、未知擾動(dòng)、通訊距離受限、通信失真等。因而利用現(xiàn)代控制的理論研究AUV系統(tǒng)問(wèn)題，是一個(gè)十分具有意義的

2、研究課題。
　　本文主要研究了一類受到持續(xù)擾動(dòng)的含有控制時(shí)滯的水下航行器的滑?？刂婆c最優(yōu)跟蹤控制。本文的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)主要有：
　　1、本文首先綜述了AUV的應(yīng)用以及國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，簡(jiǎn)要介紹了時(shí)滯系統(tǒng)、變結(jié)構(gòu)控制、最優(yōu)控制的基本思想、研究現(xiàn)狀及應(yīng)用。說(shuō)明本課題研究的意義所在。
　　2、參考文獻(xiàn)資料研究AUV控制系統(tǒng)的物理背景和數(shù)學(xué)模型。根據(jù)目前AUV常用的六自由度的控制模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦硐牖?，從而將模型?jiǎn)化，得到四自

3、由度的控制模型，并將該數(shù)學(xué)模型的線性部分和非線性部分進(jìn)行分離，根據(jù)工程背景，考慮擾動(dòng)、時(shí)滯等現(xiàn)象，得到適合研究的受到持續(xù)擾動(dòng)的并且含有狀態(tài)時(shí)滯的AUV系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　3、研究受到持續(xù)擾動(dòng)AUV系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題，利用內(nèi)模原理設(shè)計(jì)抑制外部擾動(dòng)的補(bǔ)償器。針對(duì)得到的數(shù)學(xué)模型，提出一種滑?？刂扑惴?，該算法使得滑?？刂品譃閮蓚€(gè)狀態(tài)，一個(gè)是利用傳統(tǒng)的到達(dá)控制律使系統(tǒng)軌跡單調(diào)趨向滑模面，另一個(gè)是利用滑?？刂坡墒惯\(yùn)動(dòng)軌跡一步到達(dá)滑模面。通過(guò)仿

4、真證明，該算法高效有效。
　　4、研究一類含狀態(tài)時(shí)滯的水下航行器的最優(yōu)輸出跟蹤控制問(wèn)題。首先將含有狀態(tài)時(shí)滯的連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)模型進(jìn)行無(wú)時(shí)滯轉(zhuǎn)換，得出等價(jià)的無(wú)時(shí)滯系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制問(wèn)題；然后將這一最優(yōu)跟蹤問(wèn)題轉(zhuǎn)化為等價(jià)的最優(yōu)調(diào)節(jié)問(wèn)題，從而可以直接利用最優(yōu)調(diào)節(jié)問(wèn)題的結(jié)論，得出需要的控制律。仿真結(jié)果證明了這一算法的有效性。
　　5、研究一類含狀態(tài)時(shí)滯的水下航行器的最優(yōu)擾動(dòng)抑制問(wèn)題，其非線性項(xiàng)的系數(shù)非常小，且受到的外部擾動(dòng)是線性的。通過(guò)