1 哈尔滨工业大学 航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 中国科学院大学, 北京, 100864
针对强非线性、大俯仰角运动的水下运载器纵向运动轨迹跟踪问题提出了一类非线性自适应控制方案。首先, 直接采用非线性运动模型, 在控制器设计过程中引入饱和函数, 通过麦克劳林展开公式避免了俯仰角为小角度的假设限制; 其次, 考虑到运载器非线性运动模型很难给出精确的数学描述并且实际运载器系统存在模型误差, 采用在线自适应方法近似逼近其非线性模型; 最后, 利用Backstepping方法设计了非线性自适应控制器, 并利用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。半实物仿真结果表明：在考虑测量噪声和参数不确定性的情况下, 该算法对给出的3种轨迹的跟踪误差均小于0.5 m, 俯仰舵偏均小于15°, 俯仰力矩均在105 N·m量级。结果验证了本文提出的控制系统鲁棒性强, 满足跟踪性能要求。
水下运载器 非线性自适应控制 Backstepping方法 Lyapunov理论 underwater vehicle nonlinear adaptive control Backstepping method Lyapunov theory
