[發明專利]一種基于神經網絡反步法的欠驅動自主水下航行器變深控制方法

有效

• 申請號: 201110275937.6
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102385316A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 王宏健;陳子印;邊信黔;李娟;陳興華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

1.一種基于神經網絡反步法的欠驅動自主水下航行器變深控制方法，其特征在于，該方法的過程為：

步驟1.通過壓力傳感器采集壓力信息，并根據該壓力信息計算獲得對應的自主水下航行器AUV所在的深度；

步驟2.建立欠驅動自主水下航行器AUV的數學模型和魯棒變深控制器模型；

根據海流環境以及AUV水動力參數，建立欠驅動自主水下航行器AUV的數學模型，采用基于反饋增益的反步法設計魯棒變深控制器模型；

步驟3.獲得基于神經網絡權重的在線學習算法和自適應魯棒控制器參數的自適應規律，對步驟2獲得的數學模型中存在的不確定性進行在線識別及誤差估計，并給予補償、優化最終控制器的輸出信號，然后采用該控制器實現欠驅動自主水下航行器AUV的變深控制。

2.根據權利要求1所述的一種基于神經網絡反步法的欠驅動自主水下航行器變深控制方法，其特征在于，步驟3的具體過程為：

首先，對獲得的欠驅動自主水下航行器AUV的數學模型中存在的不確定性進行在線辨識，并通過反饋回路對不確定性進行補償，通過李亞普諾夫穩定性理論設計神經網絡權重的學習律，保證參數具有李亞普諾夫意義下的全局收斂性；所述不確定性包含未建模動態和由于海流作用引起的參數不確定性；

然后，針對欠驅動自主水下航行器AUV的數學模型，設計自適應魯棒控制器模型對神經網絡的估計誤差進行在線估計，并通過反饋回路予以補償，優化最終控制器的輸出信號，所述最終控制器的表達形式為：

δs=-k1q-k2θ-k3ze-1bs(mqc1c2usinθ+W^TΦ(x)+ϵ^tanh(qeσ))---(43)]]>

式中：δ_s表示自主水下航行器AUV的水平升降舵舵角，單位是弧度，q表示自主水下航行器AUV的縱傾角速度，q_e表示縱傾角速度誤差，θ表示自主水下航行器AUV的縱傾角，z_e表示跟蹤誤差，b_s表示舵效系數，表示神經網絡權值的估計值，Φ(x)為徑向基神經網絡的高斯基函數，表示神經網絡逼近誤差的估計值，σ為常數，u表示自主水下航行器AUV的縱向速度，

通過李亞普諾夫穩定性理論設計估計誤差的自適應律，保證系統閉環信號的一致漸進有界。