基于模型预测控制的潜水器动态控制分配

潜水器系统在水下工作时,会受到多种干扰因素影响.同时,为了提高机动性与容错能力,载人潜水器采用了过驱动设计.针对上述问题,本文设计了一种基于抗干扰控制器与动态控制分配的双层控制结构,使得受干扰影响的潜水器系统在满足相关约束条件的前提下,能够将期望的力与力矩分配到各个推进器以完成控制目标,并克服了静态控制分配方法忽略执行器动态特性的缺点.首先,建立潜水器的动力学模型与执行器的动态模型;其次,基于干扰观测器的干扰估计信息利用反步法设计运动控制器,获得期望控制律;此外,考虑执行器动态特性,设计基于模型预测控制(MPC)的动态控制分配算法,求取每一个执行器的实际推力;最后,使用MATLAB进行数值仿真...

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Bibliographic Details
Published in控制理论与应用 Vol. 41; no. 9; pp. 1636 - 1643
Main Authors 方星, 浦吉铭, 刘飞
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 江南大学自动化研究所轻工过程先进控制教育部重点实验室,江苏无锡 214122 01.09.2024
无锡气动技术研究所有限公司,江苏无锡 214072%江南大学自动化研究所轻工过程先进控制教育部重点实验室,江苏无锡 214122
Subjects
模型预测控制
过驱动
model predictive control
dynamic control allocation
disturbance rejection
动态控制分配
manned sub-mersible vehicle
载人潜水器
over-actuated
抗干扰控制
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ISSN1000-8152
DOI10.7641/CTA.2023.21092

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Summary:潜水器系统在水下工作时,会受到多种干扰因素影响.同时,为了提高机动性与容错能力,载人潜水器采用了过驱动设计.针对上述问题,本文设计了一种基于抗干扰控制器与动态控制分配的双层控制结构,使得受干扰影响的潜水器系统在满足相关约束条件的前提下,能够将期望的力与力矩分配到各个推进器以完成控制目标,并克服了静态控制分配方法忽略执行器动态特性的缺点.首先,建立潜水器的动力学模型与执行器的动态模型;其次,基于干扰观测器的干扰估计信息利用反步法设计运动控制器,获得期望控制律;此外,考虑执行器动态特性,设计基于模型预测控制(MPC)的动态控制分配算法,求取每一个执行器的实际推力;最后,使用MATLAB进行数值仿真,验证本文控制方法的有效性与优越性.
ISSN:1000-8152
DOI:10.7641/CTA.2023.21092