极端水域滑翔：敏捷水下滑翔机的动力学建模与非线性控制

本文描述了一种能够在受限区域进行灵活机动的定制水下滑翔机的建模，并提出了一种控制系统。由于缺乏外部执行器，水下滑翔机极易受到环境干扰的影响。此外，系统的非线性会影响每个飞行段之间过渡期间的运动。这里，我们提出了一种数据驱动的参数估计实验方法，利用水下运动捕捉系统来识别水下滑翔机的非线性动力学模型。然后，基于Lyapunov函数设计了一个非线性系统控制器，以克服环境干扰、潜在的建模误差以及飞行状态转换期间的非线性。通过仿真验证了降低环境干扰影响的能力。还通过仿真演示了一种混合控制系统，该控制系统应用PID控制器维持稳态飞行，并应用所提出的控制器在状态之间切换。所提出的控制系统可应用于滑翔机，在动态水域（如峡湾，其海况可能随季节从平静变为汹涌）中实现可靠导航。