基于非线性干扰观测器的AUV量化反馈滑模控制

摘要

自主水下航行器(AUV)在实际工程应用中,由于数字回路的存在,需要将状态变量等量化并传输到控制器中,使系统稳定性受到了极大的影响.针对AUV轨迹跟踪控制问题,考虑状态和控制输入量化的影响,提出一种基于非线性干扰观测器(NDO)的量化反馈滑模控制(SMC)方法.首先,采用NDO对外界未知干扰进行估计补偿,以抑制传统SMC中的抖振现象.然后,提出了一种SMC方案,将状态变量和输入的量化误差上界加入到SMC的开关项中,以克服量化对系统稳定性的影响,第一步证明无论在任何初始值开始,轨迹都将被驱使到一个较小的带状区域,第二步通过动态调整量化参数μ,使得滑模面s收敛于0.最后,通过Lyapunov函数证明了系统的稳定性.仿真结果表明,所设计的量化滑模跟踪控制器能够使AUV较好地跟踪期望轨迹.