基于水下目标抓取的UVMS抗扰控制方法研究

摘要

水下机器人-机械臂系统（UVMS）在水下作业过程中存在自身结构不确定性干扰、系统动力学耦合干扰以及海流干扰的问题，这对水下机器人的运动控制提出了更高的要求。本文以某欠驱动水下机器人系统作为研究对象，提出了一种误差受限的抗干扰控制方法。基于视线法和设定性能函数得到UVMS的误差动力学模型，再基于此模型设计水下机器人（AUV）抗扰控制器。通过牛顿-欧拉方程估算机械臂对于AUV本体的耦合干扰并进行实时补偿。采用神经网络控制补偿AUV系统的结构性不确定性，并利用自适应控制来补偿神经网络估计误差、非结构性不确定性误差和机械臂耦合干扰的补偿误差。通过机械臂静止和定点作业两组工况下的仿真实验发现，运动控制任务符合设定预期时间和跟踪精度，同时也验证了分离式UVMS运动控制方案在水下定点作业任务中的可行性和有效性。本文方法具有很强的鲁棒性，且能够通过此抗扰控制方法来抑制这些不确定性干扰的影响。

关键词

UVMS / 抗扰控制器 / 水下定点作业 / 误差动力学方程

基金资助

海南省科技计划三亚崖州湾科技城自然科学基金联合资助项目（2021JJLH0003）