10、仿生滑翔水下机器人的多模式深度控制

仿生滑翔水下机器人的多模式深度控制

1. 深度控制理论基础

在研究滑翔水下机器人的深度控制时，我们会得到一些关键的表达式。例如：
[
2
T
T
e ˜e y
˙
° ˛ˆ
˙
˝ ˇ˘ ˙
e
]
代入相关定义后，能得到最终表达式：
[
k
k
k˛1
k˛1
k˛1
k˛1
k˛1
k
2
2
2
2
2c e
c e
k
k
k
k
˜V ° ˛
˝ ˛
]
这表明(yˆk)和(\etaˆk)是有界的。

2. 滑翔运动中的深度控制

2.1 仿真结果与分析

为了评估控制方法的有效性，我们进行了仿真实验。在深度系统中，有一些参数需要手动设置，如预测步长(N_p)、控制步长(N_c)、权重系数(Q)和(R)、参考跟踪系数(c_1)和(c_2)等。
- 参数影响 ：
- (Q)和(R)对深度控制结果有决定性影响。较大的(Q)会使稳态误差变小，较小的(R)会使控制信号更剧烈。我们采用PID控制器让注射器工作在速度模式，降低了机械损坏的故障率。通过仿真比较，我们将(Q)和(R)分别设置为20和0.2。
- 在深度系统中，(N_c)设置为(N_p)的一半，仿真中(c_2)设置为0.4。其他模型参数如下表所示：
| 参数 | 值 | 参数