基于模糊控制的水下自航行器着陆策略分析

摘要

由于所携带能源总量的限制,目前水下自航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV)不能满足长时间海洋环境测量的要求。为了有效地减少能耗,解决AUV工作时间短的问题,提出一种具有变浮力系统、能够着陆坐底的小型AUV。该AUV通过着陆坐底实现定点测量,可以利用有限的能源实现长时间的海洋环境监测。基于此,对AUV的着陆策略进行研究。在对注水自由下沉着陆策略进行分析的基础上,分析水舱注水量与着陆速度、着陆时间以及着陆俯仰角的关系。最终选择控制注水着陆策略作为AUV的水下着陆方案,并基于模糊控制设计着陆控制器。该方法根据AUV距离海底的高度和俯仰角通过模糊推理来控制AUV水舱的注水量,可以使AUV以较短的时间着陆于海底,同时又将着陆速度和着陆俯仰角控制在很小的范围内,满足了AUV安全着陆的要求。仿真和水域试验结果证明了采用该着陆策略的可行性。