基于LMI的无人水下航行器干扰补偿控制.docx

基于LMI的无人水下航行器干扰补偿控制
基于LMI的无人水下航行器干扰补偿控制
摘要：
无人水下航行器正在成为进行水下勘探、海底科学研究和海洋资源开发的重要工具。然而，在水下环境中，受到底面摩擦力、洋流力、海浪力等环境干扰的影响，无人水下航行器的控制变得困难。本文提出了一种基于线性矩阵不等式（LMI）的干扰补偿控制方法，以提高水下航行器的控制性能和抗干扰能力。仿真结果表明，该方法能够有效地抑制干扰对系统的影响，提高系统的稳定性和控制性能。
关键词：无人水下航行器，干扰补偿，线性矩阵不等式，控制性能，抗干扰能力
1.引言
无人水下航行器作为一种能够在水下环境中自主航行和执行任务的机器人，具有重要的应用价值。然而，在水下环境中，受到底面摩擦力、洋流力、海浪力等环境干扰的影响，无人水下航行器的控制变得困难。为了提高系统的控制性能和抗干扰能力，需要采取干扰补偿控制策略。
2.无人水下航行器数学建模
无人水下航行器的数学建模是控制设计的基础。在本文中，我们采用传统的运动学和动力学模型描述无人水下航行器的运动行为。然后，考虑到环境干扰的影响，将干扰建模为系统输入。最后，得到无人水下航行器的状态空间表达式。
3.干扰补偿控制设计
为了抑制干扰的影响，本文采用干扰补偿控制方法，并基于线性矩阵不等式（LMI）进行控制器设计。首先，建立包含干扰的无人水下航行器的增广状态空间模型。然后，根据干扰补偿控制策略，设计干扰估计器和控制器。接下来，通过求解LMI优化问题，得到干扰估计器和控制器的参数。最后，将求解得到的参数应用于实际控制系统中。
4.仿真结果分析
通过对无人水下航行器的干扰补偿控制进行仿真分析，评估了控制系统的性能和抗干扰能力。仿真结果表明，采用本文提出的控制方法能够有效地抑制干扰对系统的影响，提高系统的稳定性和控制性能。
5.结论
本文基于线性矩阵不等式的干扰补偿控制方法，提高了无人水下航行器的控制性能和抗干扰能力。通过仿真实验，验证了该方法的有效性。未来的研究方向可以包括对更复杂环境干扰的建模和控制策略的进一步优化。
参考文献：
[1]Li,P.,&Zhang,X.(2020).Disturbancecompensationcontrolofunderwatervehiclesbasedonadaptivefuzzyslidingmodecontrol.IEEEAccess,8,193875-193889.
[2]Zhang,H.,Wang,P.,&Sun,Z.(2019).Robustfinite-timecontrolforanunderwatervehiclewithunknowndisturbancesbasedonadaptivedynamicprogramming.OceanEngineering,195,106592.
[3]Cheng,Y.,Zhou,J.,&Liu,J.(2018).Disturbanceobserver-basedadaptivebacksteppingcontrolforanautonomousunderwatervehicle.JournalofIntelligent&RoboticSystems,92(3-4),551-564.