基于模型预测控制的自主水下机器人回收控制算法

摘要

针对自主水下机器人在水面回收控制中遇到的系统强耦合、多约束问题,提出一种基于模型预测控制的对接回收控制算法。通过对自主水下机器人动力学方程进行解耦,给出了水平面运动的动力学模型;对运动过程中的可见性约束和系统的输入约束进行公式化表述,使用模型预测控制框架进行带约束的最优化问题滚动求解,给出最优的系统控制输入。使用REMUS水下机器人的参数进行了MATLAB仿真,并根据对回坞导引控制性能的影响给出了最佳的预测时域,研究结果表明,该方法能够保证回坞过程中的可见性约束,回坞过程收敛性强、精度高,能够快速高效地完成自主水下机器人的水面回收。