基于非线性动态逆的水下运载器控制方法研究

摘要

针对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,设计了一种非线性动态逆控制系统,解决了传统控制器设计方法在线性化过程中因忽略非线性因素带来局限性的问题.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.控制方法跟踪单位阶跃信号时稳态时间为1 s,超调量为4％,较PID控制的动态特性有较大提升.非线性控制系统仿真结果表明该控制器对于±30％水动力参数不确定性具有一定的鲁棒性.