水下机器人高度信息融合与欠驱动地形跟踪控制

摘要：

【摘要】研究了配置高度计和多普勒速度计(DVL)的欠驱动水下机器人地形跟踪控制问题.采用Takagi-Sugeno推理方法对高度计和DVL两种传感器的高度信息进行融合,提高了高度信息感知能力.将地形跟踪分为速度控制和深度控制问题,分别使用S面控制方法设计速度控制器和反步法设计欠驱动深度控制器.最后,通过实际海洋实验对研究的方法进行了验证,实验结果表明该文提出的方法是有效的.
【关键词】水下机器人；地形跟踪；反步法； S面控制；
【基金】国家“863”计划资助项目(2008AA092301–2);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(HEUCFZ1003);中国博士后科学基金资助项目(20100480964)

引言：

【引言】水下机器人在执行一些任务时, 例如海底管线跟踪检测、海床地质调查、海底磁场异常区探测等, 需要保持距海底一定高度按照一定的航线航行, 即地形跟踪. 和定深航行相比, 水下机器人地形跟踪难点在于: 1) 海底崎岖不平, 地形变化剧烈导致跟踪困难; 2) 声学传感器对高度测量结果噪声大; 3) 水下机器人垂向运动的机动能力有限. 例如, 日本r2D4潜器对印度洋中洋脊进行探测时, 需要保持定高航行,从实验结果曲线上看, 高度偏差有时可达100m以上, 因此研究水下机器人地形跟踪控制问题具有重要的应用价值.

作者：

李岳明；万磊；孙玉山；张国成

作者单位：

哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室；哈尔滨工程大学船舶工程学院；