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Model predictive control of autonomous underwater vehicles for trajectory tracking with external disturbances

机译：外部干扰轨迹跟踪自主水下车辆的模型预测控制

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摘要

This paper designs a novel double closed-loop three-dimensional (3-D) trajectory tracking method based on model predictive control (MPC) for an autonomous underwater vehicle (AUV) under external disturbances. Different from the conventional model predictive control, the designed double closed-loop control can be divided into two stages: 1) the outer-loop controller generates the desired speed instruction and passes it to the inner-loop speed controller; 2) the inner-loop speed controller generates the available control inputs to ensure the whole closed-loop trajectory tracking. In the controller design stage, the actual constraints on system inputs and state are effectively considered. In order to ensure the smooth operation of AUV, the double closed-loop controller takes the control increments as the control inputs. In addition, the stability analysis based on Lyapunov method proves the nominal stability of the controller. Finally, simulation experiments are designed to verify the tracking performance of the AUV under external disturbances. The results show the effectiveness of the controller.
机译：本文在外部干扰下设计了一种基于模型预测控制（MPC）的新型双闭环三维（3-D）轨迹跟踪方法，用于外部干扰下的自主水下车辆（AUV）。与传统的模型预测控制不同，设计的双闭环控制可以分为两个阶段：1）外环控制器产生所需的速度指令并将其传递给内环速度控制器; 2）内环速度控制器产生可用的控制输入，以确保整个闭环轨迹跟踪。在控制器设计阶段，有效地考虑系统输入和状态的实际约束。为了确保AUV的平滑操作，双闭环控制器将控制增量作为控制输入。此外，基于Lyapunov方法的稳定性分析证明了控制器的标称稳定性。最后，仿真实验旨在验证外部干扰下AUV的跟踪性能。结果显示了控制器的有效性。

著录项

  • 来源
    《Oceanographic Literature Review》 |2020年第10期|2288-2289|共2页
  • 作者

    Z. Yan; P. Gong; W. Zhang; W. Wu;

  • 作者单位

    College of Automation Harbin Engineering University 150001 China;

    College of Automation Harbin Engineering University 150001 China;

    College of Automation Harbin Engineering University 150001 China;

    College of Automation Harbin Engineering University 150001 China;

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