16、水下航行器与赛车的路径规划与控制策略

水下航行器与赛车的路径规划与控制策略

在当今的自动化领域，水下航行器的路径追踪以及赛车的轨迹规划都是备受关注的话题。下面将详细介绍水下航行器的积分视线（I - LOS）控制器和赛车的电池健康感知模型预测控制（MPC）规划方案。

水下航行器的I - LOS控制器

水下航行器在三维路径追踪过程中，会受到海洋水流和波浪等干扰因素的影响。为了实现准确的路径追踪，提出了一种基于I - LOS控制器的解耦制导方案。

1. 俯仰控制器

   • 为了控制水下航行器的垂直位置，需要一个俯仰控制器。这里采用了P - D结构，其输出方程为：
     [
     \delta_E = G_1 (\theta_d - \theta) - G_2 q
     ]
     其中，(G_1)和(G_2)是通过极点配置技术确定的增益。
   • 从模型可以得到将俯仰角与尾翼稳定器偏转角相关联的传递函数：
     [
     \frac{\theta (s)}{\delta_E (s)} = \frac{b_4}{(I_{yy} - M_{\dot{q}}) s^2 - M_q s + W_{BG_z}}
     ]

2. I - LOS控制器

   • 水平平面的I - LOS控制器
   • 基于前瞻距离的制导律用于将水下航行器引导到路径上。LOS向量从航行器指向路径上距离航行器投影点前瞻距离(\Delta h)处的