基于非线性动态逆的水下运载器控制方法研究

摘要

在满足水下运载器系统模型能够精确建立、状态变量能够精确测量或估计的前提下，非线性动态逆方法设计的控制器具有良好的鲁棒自适应性，能够适应水下运载器模型较大范围的变化。水下运载器具有强非线性、强耦合、多输入多输出、水动力作用复杂以及姿态变化剧烈等特点，传统的控制器设计方法很难满足要求，同时无法解决线性化过程中因忽略非线性因素带来的局限性。本文依据非线性动态逆理论，将控制系统分为快变的姿态角速度控制和快变的姿态角控制两部分。通过慢回路姿态控制器和快回路姿态控制器的设计解决了水下运载器非线性、强耦合以及多输入多输出的问题，并且运用Lyapunov稳定性分析证明了控制器的稳定性。非线性控制系统响应仿真结果表明该控制器对于水动力参数不确定性具有一定的鲁棒性。