基于混合LQR/H∞与GPC的深海集矿车内外环控制

摘要

为解决深海集矿车在海底自主行驶时易受到动态洋流等因素造成的时变外界干扰的问题，进一步提高深海集矿车运动控制精度，提出一种基于混合线性二次型调节器（linear quadratic regulator, LQR）/H无穷（H-infinity, H∞）与广义预测控制（generalized predictive control, GPC）的深海集矿车内外环控制方法 .基于考虑时变外界干扰影响的深海集矿车误差运动学模型，结合LQR与H∞控制相构建方位外环控制器，使得控制器不仅具备线性最优控制方法的快速跟踪能力，还有较强鲁棒性；结合基于履带纵向运动学模型构建的GPC速度控制器与深海集矿车动力学模型，设计了速度内环控制器.该控制器在考虑深海集矿车动力学特性的同时，确保了求解过程的实时性.仿真结果表明，相比于常用的横向模型预测控制（model predictive control, MPC）/纵向比例积分微分（proportion integration differentiation, PID）控制方法，该方法不仅具有更高的横/纵向控制精度，还对时变外界干扰具备更强的鲁棒性.

关键词

集矿车 / 车辆控制 / 线性二次调节器 / 鲁棒性