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基于模糊自适应滑模方法的AUV轨迹跟踪控制
基于模糊自适应滑模方法的AUV轨迹跟踪控制
摘要：
随着人类对海洋的深入研究和发展，自主水下航行器（AUV）被广泛应用于海洋勘探、水下环境监测等领域。AUV的轨迹跟踪控制在海洋作业中起着关键作用。本文提出一种基于模糊自适应滑模方法的AUV轨迹跟踪控制算法，利用模糊自适应滑模控制器实现AUV的跟踪轨迹的精确控制，并通过仿真实验证明了该方法的有效性。
关键字：自主水下航行器（AUV），轨迹跟踪控制，模糊自适应滑模方法
1.引言
自主水下航行器（AUV）是一种能够在水下环境中自主进行探测、监测和作业的机器人。AUV具有自主性强、适应性好、水下机动性能强等特点，被广泛应用于海洋勘探、水下资源研究和水下环境监测等领域。AUV的轨迹跟踪控制是实现其精确控制和良好机动性能的关键之一。
2.模糊自适应滑模控制方法
2.1滑模控制方法
滑模控制是一种通过引入滑模面将系统状态从一种状态滑动到另一种状态的控制方法。滑模面的设计可以使系统对外部环境因素具有一定的鲁棒性和抗干扰性能。滑模控制方法具有控制简单、实时性好等优点。
2.2模糊控制方法
模糊控制是一种基于模糊推理原理的控制方法，它可以对系统进行模糊建模和模糊推理，从而实现对系统的控制。模糊控制方法具有自适应性强、鲁棒性好等特点。
2.3模糊自适应滑模控制方法
模糊自适应滑模控制方法是将滑模控制方法和模糊控制方法相结合的一种控制方法。它通过引入模糊逻辑控制器实现对滑模控制器参数的自适应调节，从而提高系统的控制性能和鲁棒性。
3.AUV轨迹跟踪控制系统设计
3.1AUV动力学建模
根据AUV的运动特点和环境动力学方程，建立AUV的动力学模型。
3.2轨迹跟踪控制器设计
设计基于模糊自适应滑模控制方法的AUV轨迹跟踪控制器，该控制器由滑模控制器和模糊逻辑控制器组成。
3.3轨迹生成器设计
设计轨迹生成器，根据给定的轨迹生成AUV需要跟踪的轨迹。
4.算法仿真实验与分析
通过算法仿真实验验证基于模糊自适应滑模方法的AUV轨迹跟踪控制算法的有效性。
5.结论
基于模糊自适应滑模方法的AUV轨迹跟踪控制算法将滑模控制方法和模糊控制方法相结合，提高了系统的控制性能和鲁棒性。算法仿真实验结果表明，该方法能够实现AUV对轨迹的精确跟踪，具有较好的控制精度和鲁棒性。
参考文献：
[1]李云霞,陈子昂.模糊自适应滑模追踪控制及其应用[J].控制与决策,2010,25(9):1333-1338.
[2]何靖,张宇.海洋自主水下航行器轨迹跟踪控制策略研究[J].学术交流,2021,23(1):60-64.