【摘 要】
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提出了一种基于四元数的单向量反馈自治式潜水器（AUV）位姿控制算法，使用向量表示控制量和姿态或位置的误差。此算法突破了欧拉角姿态下存在姿态死区的局限，解决了AUV任意方向多圈旋转问题。使用该算法实现了全驱动碟形AUV的位置和姿态控制。利用MATLAB的SIMSCAPE工具箱建立碟形AUV模型，并使用离散数字控制器进行仿真，验证了算法的稳定性。实验结果表明，在碟形AUV的位姿控制任务中，四元数反馈控
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（No.61921004,No.62103099）； 江苏省前沿引领技术基础研究专项（No.BK20202006）； 中央高校基本科研业务费（No.2242022R42003）～～；
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提出了一种基于四元数的单向量反馈自治式潜水器（AUV）位姿控制算法，使用向量表示控制量和姿态或位置的误差。此算法突破了欧拉角姿态下存在姿态死区的局限，解决了AUV任意方向多圈旋转问题。使用该算法实现了全驱动碟形AUV的位置和姿态控制。利用MATLAB的SIMSCAPE工具箱建立碟形AUV模型，并使用离散数字控制器进行仿真，验证了算法的稳定性。实验结果表明，在碟形AUV的位姿控制任务中，四元数反馈控制算法可以使碟形AUV系统在外部控制的作用下，从一个任意状态到达状态空间中的另一个任意状态。本算法将机体姿态视为单个闭环，相比基于欧拉角的控制方案，收敛域更大、参数更少，降低了实际设备的调试难度，在工程应用中更加便利。
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