水下滑翔机航向控制

2017年第18卷第7期

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《信息与电子工程前沿（英文）》 >> 2017年第18卷第7期 doi: 10.1631/FITEE.1601735

水下滑翔机航向控制

. School of Aeronautic Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China.. Institution of China Academy of Aerospace Aerodynamics, Beijing 100074, China

发布日期： 2017-09-20

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摘要

水下滑翔机动力学特性随有效载荷及外形变化而变化，其航向控制富有挑战性。解决方法是使用在线系统辨识算法捕捉当前动力学特性，更新运动模型。为此，我们设计了一个在线多项式辨识器，不断更新当前动力学模型，同时用一个自适应模型预测控制器计算并输出最优化的控制指令。该控制器根据用户自定义的指标函数，使用二次规划方法得到最优控制指令。该指标函数由两项组成，一项用来表达轨迹跟踪性能，一项用来表达输入指令抑制性能。输入指令抑制性能一定程度上可以代表该控制器的能量消耗性能。设计师可以通过调节这两项的权重，平衡两个控制器的性能。比较二次与五次多项式模型的控制效果，发现：二次多项式模型不足以表达无人机的动力学特性，且控制结果易发生剧烈波动。硬件在环模拟以及湖试结果验证了控制器性能。

关键词

水下滑翔机 ; 在线系统辨识 ; 航向控制 ; 自适应控制 ; 最优控制 ; 节能控制 ; 硬件在环模拟