执行器故障下多无人艇固定时间协同包围容错控制

杨德智; 徐海祥; 余文曌; 杜哲

doi:10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2025.01.003

大连海事大学学报 ›› 2025, Vol. 51 ›› Issue (01) : 21 -30. DOI: 10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2025.01.003

执行器故障下多无人艇固定时间协同包围容错控制

杨德智, 徐海祥, 余文曌, 杜哲

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摘要

针对执行器故障和未知环境扰动下的多无人艇协同包围控制问题，提出一种基于扰动观测器的固定时间滑模容错控制方法。该方法基于分层控制思想，将协同包围系统解耦为制导层与控制层。首先，在制导层设计一种结合漂角观测器的固定时间分布式协同控制律，以实现无人艇等距旋转包围目标；其次，在控制层将执行器故障视为该层受到的扰动，引入固定时间扰动观测器，对执行器故障和未知环境引起的非线性集总扰动进行在线观测，并设计固定时间滑模控制器对其进行补偿，在保证动力学误差快速收敛的同时平滑控制输出；最后，基于Lyapunov函数证明闭环控制系统的稳定性，并通过三艘无人艇的对比仿真，验证了所提方法能够有效减轻执行器故障对协同包围任务的不利影响。