波主导环境中水下航行器非线性模型预测轨迹跟踪的扰动预览
机器人学
2024-10-17 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
在海洋能装置近旁作业对水下航行器控制提出重大挑战，主要由于大幅度波浪扰动导致危险的状态扰动。解决此问题的方法各异，但一个有前景的方案是采用预测控制方法。鉴于海浪的可预测性，存在将扰动估计直接纳入被控对象模型的潜力；这需要引入波预测器以提供在线预览信息。为此，本文提出一种集成确定性海浪预测器的非线性模型预测控制器，用于水下航行器轨迹跟踪。状态信息通过扩展卡尔曼滤波器获取，形成完整闭环策略并促进在线波载荷估计。该策略与类似的前馈扰动抑制方案比较，在位置误差与姿态误差上分别展现 51% 与 44.5% 的平均性能提升。此处给出的初步结果有力证明了所提方法在有效抑制扰动方面的高度潜力，即便在高波载荷下也能实现精确跟踪性能。
引用
@article{arxiv.2307.14834,
title = {Disturbance Preview for Nonlinear Model Predictive Trajectory Tracking of Underwater Vehicles in Wave Dominated Environments},
author = {Kyle L. Walker and Francesco Giorgio-Serchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.14834},
year = {2024}
}
备注
To be presented at IROS 2023, Detroit, USA