Controlling underwater vehicle motion along specified trajectory

Abstract

В настоящее время для решения различных исследовательских задач в водных просторах, таких как исследование дна, рельефа, различных подводных сооружений, инспекция и обслуживание разного рода технических сооружений, видео и фото съемка, интенсивно используются подводные автономные необитаемые аппараты (АНПА). Поскольку АНПА существуют различных типов, конструкций, разрабатываются во многих организациях самостоятельно, актуальным является изучение различных вопросов, связанных с управлением АНПА. Особое внимание интересно уделить вопросам управления сложными движениями в трёхмерном пространстве, необходимость в которых может возникнуть, например, при обхождении препятствий. Основной целью данной работы являлась разработка законов управления на траектории, задаваемых желаемыми координатами объекта и курсом, с учётом возможного действия на объект кусочно-постоянных возмущений, в том числе на основе не полностью измеренного вектора состояния. Для этого в работе выполнена реализация известного подхода к управлению АНПА на траектории в предположении, что известен весь вектор измерений, предложенного в работе [1] и основанного на технике backstepping. В работах [2], [3] предложены иные варианты управления АНПА на траектории с теми же предположениями, в том числе обсуждается возможность использования расширенного фильтра в контуре обратной связи. В данной работе предложены модификации управления, представленного в работе [1] для подавления действия кусочно-постоянных возмущений, в том числе использован расширенный фильтр Калмана для оценки вектора состояния в условиях, когда не все компоненты вектора состояния доступны измерению.

,