基于扰动观测器的非奇异模糊滑模无人船编队控制
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司金帅(1995-),男,博士生,主要从事无人船协同控制研究。

通讯作者:

中图分类号:

TP242.6

基金项目:

山东省自然科学基金面上项目“海洋立体观测系统中水面无人艇对自主式水下航行器的航迹跟踪控制“(ZR2020ME265);山东省自然科学基金面上项目“博弈框架下多 AUV 协同一体化水下传感器网络数据回收”(ZR2021ME115);山东省科技型中小企业创新能力提升项目“海洋环境调查与海事测量无人船产业化”(2021TSGC1376);山东省科技型中小企业创新能力提升项目“海洋牧场移动式智能自主立体观测平台产业化”(2023TSGC0668);山东省重点研发计划(2022ZLGX04)


Nonsingular Fuzzy Sliding-mode Formation Control of Unmanned Surface Vehicles Based on a Disturbance Observer
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    摘要:

    针对含有模型参数不确定性、外界干扰与抖振现象的无人船编队问题,提出了一种基于扰动观测器的非奇异模糊终端滑模编队控制方法。首先,将领航者–跟随者与人工势场法相结合,获得无人船的编队构型并保证无碰撞现象;其次,基于 Lyapunov 能量函数设计出模糊控制规则,消除了控制器中的抖振问题; 进而,提出了一种扰动观测器来补偿未知动态和外界干扰,增强了系统的鲁棒性和稳定性。通过理论分析和仿真结果验证了所提控制方法的有效性。基于所设计的编队控制方法,无人船最终可形成期望的编队构型。

    Abstract:

    In order to solve formation control problems of model parameter uncertainty,external disturbances and chattering phenomena,a nonsingular fuzzy terminal sliding-mode formation control method based on a disturbance observer is proposed. Firstly,the leader-follower is combined with the artificial potential field method to achieve the formation configuration of unmanned surface vehicles while ensuring collision avoidance. Secondly, fuzzy control rules are designed based on Lyapunov energy function to eliminate chattering phenomena in the controller. Furthermore,a disturbance observer is proposed to compensate for unknown dynamics and external disturbances,which enhances the robustness and stability of the system. The effectiveness of the proposed control method is verified through theoretical analysis and simulation results. Based on the designed formation control method,unmanned surface vehicles ultimately achieve the desired formation configuration.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

司金帅,黄海滨,庄宇飞,等.基于扰动观测器的非奇异模糊滑模无人船编队控制[J].数字海洋与水下攻防,2023,6(6):681-689

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  • 收稿日期:2023-09-12
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  • 在线发布日期: 2023-12-29
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