鱼雷形水下机器人非线性航迹跟踪控制
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上海交通大学学报（自然版） ›› 2012, Vol. 46 ›› Issue (06): 977-983.

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鱼雷形水下机器人非线性航迹跟踪控制
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苏玉民1，曹建1，徐锋2，张国成1

（1. 哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室，哈尔滨 150001； 2. 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240）

出版日期:2012-06-28 发布日期:2012-06-28

Nonlinear Path-Following Control of Torpedo-Shape Underwater Vehicles

SU Yu-Min-1, CAO Jian-1, XU Feng-2, ZHANG Guo-Cheng-1

(1. State Key Laboratory of Autonomous Underwater Vehicle, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China; 2. School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)

Online:2012-06-28 Published:2012-06-28

摘要/Abstract

摘要： 研究了欠驱动自主式水下机器人路径跟踪问题.在SerretFrenet移动坐标系下，基于虚拟目标机器人建立了路径跟踪误差动力学方程.在此基础上，结合水下机器人动力学方程，设计了基于Lyapunov稳定性理论和反步法技术的控制器.仿真结果表明，提出的非线性反馈控制律能够保证路径跟踪误差快速收敛到零，使机器人沿着参考路径航行.

关键词: 非线性控制, 路径跟踪, 欠驱动系统, 自主水下机器人, SerretFrenet坐标系

Abstract: This paper researches on the problem of path-following control of underactuated autonomous underwater vehicles (AUV). In SerretFrenet frame, a pathfollowing error dynamics, corresponding to a virtual target AUV, was constructed. Building on the error dynamics and combining with the vehicle’s dynamics, a nonlinear controller based on Lyapunov stable theory and backstepping techniques was developed. The resulting nonlinear feedback control law yields convergence of the path-following error trajectory to zero. The simulation results illustrate the performance of the control system proposed.

Key words: nonlinear control, path-following, underactuated vehicles, autonomous underwater vehicles, Serret-Frene frame

中图分类号:

TP 242

苏玉民1, 曹建1, 徐锋2, 张国成1. 鱼雷形水下机器人非线性航迹跟踪控制
[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2012, 46(06): 977-983.

SU Yu-Min-1, CAO Jian-1, XU Feng-2, ZHANG Guo-Cheng-1. Nonlinear Path-Following Control of Torpedo-Shape Underwater Vehicles[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2012, 46(06): 977-983.

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