5、水下航行器控制系统设计与组件测试

水下航行器控制系统设计与组件测试

1. 控制系统基础概念

在水下航行器的控制系统中，有几个重要的基础概念和参数：
- 输入向量 ：$u$ 代表 $p$ 输入向量。
- 雅可比矩阵 ：$W$ 是关于过程噪声向量 $w$ 的偏导数雅可比矩阵；$V$ 是关于测量噪声向量 $v$ 的偏导数雅可比矩阵。
- 卡尔曼滤波器增益 ：$K$ 为卡尔曼滤波器增益。
- 状态协方差矩阵 ：$P$ 是状态协方差矩阵。
- 噪声协方差矩阵 ：$Q$ 是 $m×n$ 过程噪声协方差矩阵；$R$ 是 $m×n$ 测量噪声协方差矩阵。

2. 控制过程设计

控制过程主要包含三个任务，通过多线程技术，每个线程负责一个任务：
1. 控制器设计 ：使用滑模控制算法设计控制器。
2. 推进器驱动实现 ：实现推进器的驱动程序。
3. 网络通信建立 ：建立主机与目标系统之间的网络通信。

线程 1 负责控制器设计，线程 2 负责执行器驱动，线程 3 负责网络通信。线程 1 和线程 2 构成单反馈控制系统，利用车辆的数值模型计算控制输入或电压，驱动执行器或推进器，使车辆移动到期望位置。传感器数据存储在内存中，用于计算控制器的误差 $e$。

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