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申请/专利权人：西南石油大学

摘要：本发明提供了一种欠驱动波动鳍水下机器人的自适应反步滑模控制方法，涉及水下机器人控制技术领域，目的是基于水下的环境建立精确的欠驱动波动鳍水下机器人的控制方法，包括给定机器人的初始状态和期望轨迹；基于基础参数建立波动鳍机器人的运动学模型与动力学模型；计算轨迹跟踪误差；设计反步控制器；设计自适应滑模控制器。本发明具有克服水下复杂环境困难实现对欠驱动波动鳍水下机器人的高精度控制的优点。

主权项：1.一种欠驱动波动鳍水下机器人的自适应反步滑模控制方法，其特征在于，包括以下步骤：给定机器人的初始状态和期望轨迹；基于基础参数建立波动鳍机器人的运动学模型与动力学模型，所述基础参数包括机器人坐标系下所述波动鳍机器人的坐标值及纵荡速度、横荡速度和垂荡速度，机器人坐标系下所述波动鳍机器人的横摇角速度、纵倾角速度和偏航角速度，惯性坐标系下所述波动鳍机器人的坐标、和以及惯性坐标系下的横摇角、纵摇角和艏摇角；计算轨迹跟踪误差；设计反步控制器；设计自适应滑模控制器；所述计算轨迹跟踪误差的方法为： ； ； ； ； ；其中，、和分别为惯性坐标系下所述波动鳍机器人在轴、轴和轴上的期望坐标，、和分别为、和的微分，和分别为惯性坐标系下所述波动鳍机器人的期望纵摇角和期望艏摇角，、、分别为惯性坐标系下所述波动鳍机器人在轴、轴和轴上的误差、和的微分，和分别为纵摇角和艏摇角的误差和的微分，、和分别为纵荡速度、纵倾角速度和偏航角速度的期望值；所述设计反步控制器的方法为： ； ； ； ；其中，为期望虚拟速度，、和分别为所述基础参数包括所述纵荡速度、所述纵倾角速度和所述偏航角速度的期望值，为常数，、、、和分别为系数，为取符号运算；所述设计自适应滑模控制器的方法为：定义速度误差： ；选择积分滑模面： ；其中，为正定矩阵，为进器的推力，为时间；对所述积分滑模面进行微分得到： ； ；其中，、、和分别为在驱动方向的附加质量矩阵、附加科氏力和向心力矩阵、阻尼矩阵和外部环境扰动，和分别为所述波动鳍机器人的驱动和未驱动方向的速度矢量，为机器人的速度导数矩阵，为的导数矩阵，、和分别为驱动自由度方向上、和的标称部分，、和分别为、和的模型不确定性部分,为机器人的模型不确定部分；建立自适应控制律： ；其中，为波动鳍机器人的输入力和力矩矩阵，和均为正定矩阵，；获取总干扰： ；采用关于速度的二次多项式拟合所述总干扰，且满足以下条件： ；其中，、和分别为待估计的自适应参数，、和分别为、和的估计值。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西南石油大学 一种欠驱动波动鳍水下机器人的自适应反步滑模控制方法