水下滑翔蛇形机器人滑翔运动建模与优化控制

摘要：

为了实现水下滑翔蛇形机器人滑翔轨迹的稳定控制,针对机器人的外形和尺寸受限问题,对机械结构进行了设计与分析.基于所设计的机械系统,采用动量定理和动量矩定理,建立滑翔运动的数学模型.对非线性模型进行线性化,并采用最优二次型控制策略(LQR)设计状态反馈控制器.为了增强系统对参数扰动的鲁棒性,加入积分控制,构成LQI控制器.通过仿真对2种控制策略的稳定性、鲁棒性和跟踪误差进行分析,结果表明,2种控制策略均能实现渐近轨迹跟踪和输入扰动抑制;LQI控制器还可以实现水动力参数扰动抑制;LQI控制器的稳态跟踪误差为0.271 5m,比LQR控制器跟踪误差降低了27.58％.

关键词：水下滑翔蛇形机器人、LQR控制器、LQI控制器、轨迹跟踪、滑翔运动

所属期刊栏目：49

分类号：TP242.3(自动化技术及设备)

资助基金：国家重点研发计划资助项目2017YFB1300101

在线出版日期：2019-05-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：94-100