欠驱动UUV受到复杂海流影响，规划易受到干扰，且其实现存在跟踪误差，难以实现路径编队智能控制。为此，提出复杂海流环境下欠驱动UUV路径编队自适应控制方法研究。先依据离散点轨迹，规划期望轨迹，然后依据基于视觉法（LOS）和Serret-Frenet坐标系，组建航迹跟踪制导率，将航迹跟踪误差转换为航向器的艏向角误差，最后以此为基础，应用S面控制器对编队位置展开镇定，确保跟随者的位置和速度可以收敛到期望值，以有效实现欠驱动UUV路径编队地自适应控制。结果表明，在复杂海流环境下，应用所提方法可获取精准地欠驱动UUV路径编队自适应控制结果，具有较大的应用价值。
Underactuated UUVs are affected by complex ocean currents, and their planning is susceptible to interference. Additionally, there are tracking errors in their implementation, making it difficult to achieve intelligent control of path formation. Therefore, a research on adaptive control method for underactuated UUV path formation under complex ocean current environment is proposed. Firstly, based on the discrete point trajectory, the expected trajectory is planned. Then, based on the visual method (LOS) and Serret Frenet coordinate system, the trajectory tracking guidance rate is established, and the trajectory tracking error is converted into the heading angle error of the navigator. Finally, based on this, the S-plane controller is applied to stabilize the formation position, ensuring that the position and velocity of the follower can converge to the expected value, in order to effectively achieve adaptive control of underactuated UUV path formation. The experimental results show that the proposed method can obtain accurate underactuated UUV path formation adaptive control results in complex ocean current environments, and has great application value.
2025,47(13): 58-62 收稿日期：2024-8-12
DOI：10.3404/j.issn.1672-7649.2025.13.011
分类号：TP391
基金项目：山东省船舶控制工程与智能系统工程技术研究中心科研开放专项资金项目（SSCC20240001）；威海市海洋大数据智能应用工程技术研究中心科研开放专项资金项目（HYSJ20240003）
作者简介：张训源(1989-),男,硕士,讲师,研究方向为图像处理、自动控制
参考文献：
[1] 赵洪坛, 朱大奇. UUV水下模型预测滑模跟踪控制算法[J]. 控制工程, 2022, 29(7): 1195-1203.
[2] 滕建平, 梁霄, 陶浩, 等. 无人水下航行器全局路径规划及有限时间跟踪控制[J]. 上海海事大学学报, 2022, 43(1): 1-7.
[3] 曹晓明, 魏勇, 尹岳昆, 等. 欠驱动UUV的动态面轨迹跟踪抗干扰控制[J]. 计算机仿真, 2022, 39(12): 17-22+33.
[4] 徐海祥, 胡聪, 余文曌, 等. 输入约束下的浮力调节式UUV变深控制[J]. 系统工程与电子技术, 2022, 44(11): 3496-3504.
[5] ZHANG W, WANG Q, WU W, et al. Event-trigger NMPC for 3-D trajectory tracking of UUV with external disturbances[J]. Ocean engineering, 2023, 283(9): 1.1-1.14.
[6] 梁洪涛, 李慧平, 喻俊志. 无速度测量的微小型UUV鲁棒积分有限时间渐近跟踪控制[J]. 控制与决策, 2025, 40(1): 196-204.
[7] 覃国样, 陈琦, 张进. 基于IGWO-MPC和NDO-ISMC级联算法的UUV轨迹跟踪控制器设计[J]. 船舶工程, 2024, 46(2): 1-11.
[8] 于浩淼, 刘承蔚, 郭晨, 等. 基于PSO-NTSMC的UUV有限时间路径跟踪控制[J]. 兵工学报, 2022, 43(8): 1939-1946.
[9] 高强, 刘新鹏, 刘春平, 等. 四旋翼无人机串级自抗扰姿态控制及轨迹跟踪[J]. 电光与控制, 2023, 30(3): 90-95.
[10] 王传云, 苏阳, 王琳霖, 等. 面向反制无人机集群的多目标连续鲁棒跟踪算法[J]. 航空学报, 2024, 45(7): 261-274.
[11] 唐亮, 刘响响. 基于SSA-MPC-SMC的四旋翼无人机轨迹跟踪[J]. 弹道学报, 2024, 36(3): 49-57.
[12] 王琦. 图书自动盘点机器人变结构轨迹跟踪方法研究[J]. 郑州大学学报(理学版), 2023, 55(4): 61-67.
[13] 赵凯辉, 易金武, 刘文昌, 等. 一种永磁同步电机无模型超螺旋快速终端滑模控制方法[J]. 电力系统保护与控制, 2023, 51(22): 88-98.
[14] 丁志龙, 王鹏, 王永刚, 等. 改进自适应遗传算法优化的船用增压锅炉上锅筒水位滑模控制方法[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(2): 181-186.
[15] 赵旭, 刘锋, 普俊韬, 等. 一种欠驱动无人水下航行器相对位置控制及其应用[J]. 舰船科学技术, 2023, 45(1): 108-113.
[16] 白国星, 周蕾, 孟宇, 等. 基于时变局部模型的无人驾驶车辆路径跟踪[J]. 工程科学学报, 2023, 45(5): 787-796.
