面向受限空间大幅俯仰变化 underwater 机器人姿态控制的自适应积分滑模控制
机器人学
2024-12-31 v1
摘要
underwater 机器人在探索水生环境方面发挥着关键作用。其灵活调整姿态的能力对于 underwater 机器人有效地在受限空间中完成任务至关重要。然而，姿态变化导致的六自由度动力学的高度耦合，以及受限空间内的复杂湍流，为 underwater 机器人的姿态控制带来了显著挑战。为了解决 underwater 机器人姿态控制的问题，本文研究了在站位维持期间进行大范围俯仰角跟踪以及同时控制滚转和偏航角，以实现灵活的姿态调整。基于动态建模，本文提出了一种自适应积分滑模控制器(AISMC)，该控制器将积分模块集成到传统滑模控制(SMC)中，并自适应调整开关增益，以提高跟踪精度、减少抖动并增强鲁棒性。通过李亚普诺夫分析建立了闭环控制系统的稳定性。进行了大量实验和比较研究，使用商业远程操作机器人(ROV)进行实验，结果表明，AISMC在受未知扰动的受限空间中实现了令人满意的姿态跟踪控制性能，显著优于PID和SMC。
引用
@article{arxiv.2405.00269,
title = {Adaptive Integral Sliding Mode Control for Attitude Tracking of Underwater Robots With Large Range Pitch Variations in Confined Space},
author = {Xiaorui Wang and Zeyu Sha and Feitian Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.00269},
year = {2024}
}