AUV目标跟踪的切换非线性适应控制设计理论与应用研究

本项目利用切换系统理论来研究自主水下机器人（AUV）三维空间目标跟踪问题，旨在提高控制算法的工程适用性。项目的主要工作是：利用行为控制设计思想系统地研究AUV目标跟踪控制系统，力争统一已有的AUV目标跟踪控制工程设计的思想架构；建立切换非线性系统理论与行为控制设计策略的对应关系, 利用切换系统稳定性理论证明行为控制的科学合理性，弥补行为控制设计思想理论基础薄弱的不足；基于频域滤波技术，提出迭代滤波自适应Backstepping控制算法，提高不确定非线性函数的估计能力，该方法能够改善传统的Backstepping控制算法工程适应性差的问题；以AUV船体模型检测任务为例, 开发基于新算法的控制系统，并进行水池试验验证。该项目把工程适用性强的行为控制设计策略，非线性控制系统理论以及切换系统理论有机地结合起来，解决控制工程技术潜在的理论问题，具有重要的理论意义和工程应用价值。

本项目利用切换系统理论来研究自主水下机器人（AUV）三维空间目标跟踪问题，旨在提高控制算法的工程适用性。项目的主要研究了：利用行为控制设计思想系统地研究AUV 目标跟踪控制系统，给出了AUV 目标跟踪控制的统一架构模型；建立了切换非线性系统理论与行为控制设计策略的对应关系；基于频域滤波技术，提出了基于迭代滤波自适应Backstepping 控制算法，提高不确定非线性函数的估计能力，该方法能够改善传统的Backstepping 控制算法工程适应性差的问题；初步通过无船体情况下的水池实验论证了所提出的算法的可行性；还需要继续进行船体模型试验论证其可行性。探索性地研究了多个AUV 之间的协调控制的理论问题获得了协调控制与虚拟向导的函数关系。该项目把工程适用性强的行为控制设计策略，非线性控制系统理论以及切换系统理论有机地结合起来，解决控制工程技术潜在的理论问题，具有重要的理论意义和工程应用价值。