文章标题：基于旋转矩阵姿态表示的水下航行器自适应容错控制

文章作者：刘葳兴^1,2, 李晨¹, 田仪凡², 张之阳¹
关 键 字：自主水下航行器;旋转矩阵;回波状态网络;容错控制
文章摘要：针对欧拉角和单位四元数在求解大角度旋转机动时表现出的奇点和解绕局限问题，本文研究自主水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle, AUV）在六自由度下的无模型跟踪控制方案。通过构建基于旋转矩阵的动力学模型，提出将姿态误差从SO(3)空间转换为欧几里得空间。并建立了分层回声状态网络（Hierarchical Echo State, ESN）来估计水动力系数和执行器故障，辅以协同批评网络（Cooperative Critic Network, CCN）增强学习能力。在保证高跟踪性能的同时，系统鲁棒性得到显著增强。基于旋转矩阵和分层ESN的控制方案有效克服传统姿态表示局限，适合自主水下航行器大角度转动。