基于神经动力学的分布式反步最优控制用于欠驱动水下航行器编队鲁棒约束一致性

三维空间中欠驱动水下航行器（UUVs）编队的鲁棒约束编队跟踪控制是一个具挑战性但实用的问题。为此，本文提出一种采用分层架构的基于一致性的最优协调协议与鲁棒控制器。在顶层，引入球坐标变换处理非完整约束，进而开发分布式最优运动协调策略。由此可实现UUVs编队的最优编队跟踪并满足约束。为更好实现所生成最优指令，同时处理欠驱动问题，在底层控制回路设计了基于神经动力学的鲁棒反步控制器，特别避免了常规反步控制器中出现的“项爆炸”问题并改善了控制行为。建立了整体UUVs编队系统的稳定性，确保在未知扰动下所有UUV状态一致最终有界。最后，通过大量仿真对比说明了所推导最优编队跟踪协议的优越性与有效性。