基于非线性补偿LQR的全驱动碟式水下机器人控制

本文提出了一种仅使用6个推进器实现全自由度可控的圆碟式水下机器人结构,在静水环境下对其进行动力学建模.随后,基于此模型提出一种带非线性补偿环节的线性二次型调节器(LQR)反馈控制方法,可通过双向水下推进器实现对水下机器人6个自由度的全驱动控制并抑制由重力矩导致的扰动.最后,经仿真试验表明本文设计的非线性补偿算法对重力矩扰动具有很强的抑制作用,控制器能稳定实现水下机器人六自由度状态跟踪,本文中设计的推进器布局也对全驱动水下机器人的设计具有一定的指导意义....

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Bibliographic Details
Published in控制理论与应用 Vol. 41; no. 10; pp. 1783 - 1790
Main Authors 许一航, 刘剑, 武永宝, 王山丹, 孙长银
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 东南大学自动化学院,江苏南京 210018 01.10.2024
Subjects
非线性补偿
nonlinear compensation
linear quadratic regulator
autonomous underwater vehicle
自主无人潜水器
线性二次型调节器
全驱动控制
fully-actuated control
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ISSN1000-8152
DOI10.7641/CTA.2023.11304

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Summary:本文提出了一种仅使用6个推进器实现全自由度可控的圆碟式水下机器人结构,在静水环境下对其进行动力学建模.随后,基于此模型提出一种带非线性补偿环节的线性二次型调节器(LQR)反馈控制方法,可通过双向水下推进器实现对水下机器人6个自由度的全驱动控制并抑制由重力矩导致的扰动.最后,经仿真试验表明本文设计的非线性补偿算法对重力矩扰动具有很强的抑制作用,控制器能稳定实现水下机器人六自由度状态跟踪,本文中设计的推进器布局也对全驱动水下机器人的设计具有一定的指导意义.
ISSN:1000-8152
DOI:10.7641/CTA.2023.11304