基于SMC(滑模控制)的AUV(自主水下机器人)控制器研究附Matlab、Simulink仿真

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🔥 内容介绍

在海洋开发、水下勘探、军事侦察等领域，自主水下机器人（AUV）发挥着越来越重要的作用。然而，AUV 的工作环境复杂多变，面临着水流扰动、参数时变、模型不确定性等诸多挑战，这对其控制系统的性能提出了极高的要求。滑模控制（SMC）凭借其对参数摄动和外部扰动的强鲁棒性，成为解决 AUV 控制难题的有效方法。本文将深入探讨基于 SMC 的 AUV 控制器研究。

AUV 控制的挑战与 SMC 的适配性

AUV 控制面临的主要难题

AUV 在水下运行时，所处的环境极为复杂。首先，水流扰动具有随机性和不确定性，会对 AUV 的运动产生显著影响，使其偏离预定轨迹。其次，AUV 的自身参数会随着工作时间、负载变化等因素发生时变，如船体的质量、惯性矩等参数的改变，会导致控制模型的不准确。此外，AUV 的动力学模型本身就具有高度的非线性，这增加了控制设计的难度。传统的线性控制方法难以应对这些复杂情况，无法保证 AUV 的控制精度和稳定性。

SMC 在 AUV 控制中的优势

滑模控制是一种特殊的非线性控制方法，其核心思想是通过控制作用使系统状态沿着预设的滑模面运动，并在滑模面上保持滑动。这种控制方法具有以下显著优势，使其非常适合 AUV 的控制：

• 强鲁棒性：一旦系统进入滑模运动状态，其动态特性就与系统的参数摄动和外部扰动无关，能够有效抵抗各种不确定性因素的影响，保证系统的稳定性和控制精度。

• 快速响应性：滑模控制能够使系统快速跟踪目标轨迹，具有较快的动态响应速度，适合 AUV 在复杂环境中快速调整运动状态的需求。

• 易于实现：滑模控制的控制律设计相对简单，不需要复杂的计算，便于工程实现。

⛳️ 运行结果

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