基于MPC导引律的AUV路径跟踪和避障控制

摘要

针对欠驱动自主水下航行器(AUV)的三维直线路径跟踪和避障控制,基于级联控制策略设计了运动学和动力学控制器.首先,在设计运动学控制器时考虑了纵倾和艏摇角速度存在的约束,应用模型预测控制(MPC)设计了最优导引律.然后,考虑了推进器转速和舵角的饱和,应用滑模控制(SMC)技术设计了动力学控制器,从而保证了系统的鲁棒性.最后,通过仿真实验与基于视线法(LOS)导引律的传统控制方法进行了对比.仿真结果表明:所提方法不仅可以改善欠驱动AUV对三维直线路径的跟踪效果,而且可以有效减少舵角的饱和现象.