基于事件触发的多AUV固定时间编队控制研究

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自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV)在各个领域应用广泛。对多AUV编队控制的研究弥补了AUV在复杂水下作业需求上的不足,提高了作业效率,适应性强,资源利用率高。因此,本文基于领航-跟随编队策略、事件触发机制和固定时间控制理论等对多AUV编队控制问题展开研究。主要研究工作有:首先,为减少多AUV编队系统信息交换与控制器更新的能耗并加快编队收敛速度,提出了基于分布式静态事件触发机制(Distributed static event-triggered mechanism,DSETM)的固定时间编队控制策略。为了降低控制器设计的复杂性,基于反步-动态面算法,避免了“计算爆炸”问题。并将DSETM和固定时间理论同时引入多AUV编队策略中设计出事件触发固定时间编队控制器,实现系统在固定时间内稳定,稳定时间不受初始状态影响,并证明无Zeno行为。仿真验证了.所提算法.的有效性。其次,针对含未知外部扰动与模型参数不确定性的多AUV编队控制问题,设计基于固定时间的干扰观测器,对干扰进行精确估计。基于动态面控制算法,构造出基于事件触发的固定时间抗干扰控制器,并在含固定阈值的DSETM上引入动态变量,设计了分布式动态事件触发机制(Digustributed dynamic event-triggered mechanism,DDETM),结合Lyapunov稳定性理论,在降低通信能耗的同时实现系统固定时间收敛。通过仿真验证了算法的合理性。最后,在含未知外部扰动的多AUV系统编队控制中,考虑输入饱和的影响,基于双曲正切函数,结合自适应径向基神经网络(Adaptive radial basis function neural network,ARBFNN)对非线性项和未知外部扰动进行估计。并基于反步-命令滤波算法,构造出补偿机制降低滤波误差的影响,并避免“计算爆炸”问题。且结合固定时间理论、DSETM、DDETM,设计出基于ARBFNN的分布式事件触发固定时间抗饱和编队控制器,实现了系统的所有信号在固定时间内有界收敛。且DDETM在保持与DSETM相同控制性能的同时进一步降低能耗,通过仿真验证.了算法的.合理性。
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