基于预设性能的欠驱动UUV有限时间路径跟踪控制

为实现参数摄动、海流扰动条件下欠驱动水下无人航行器（underwater unmanned vehicle, UUV）安全执行路径跟踪控制任务,提出一种基于预设性能、改进视线制导律（improved line-of-sight, IMLOS）和非奇异终端滑模（nonsingular terminal sliding mode, NTSM）的路径跟踪控制策略。首先,引入Serret-Frenet坐标系建立跟踪误差方程,引入预设性能函数对跟踪误差进行约束及转换;然后,设计基于预设性能的海流补偿制导律和动力学控制器,确保航行器跟踪期望路径的同时确保航行安全;最后,利用有限时间理论证明该路径跟踪控制策略作用下的闭环运动系统的跟踪误差是有限时间收敛的。通过数值仿真验证所提出的路径跟踪控制策略能够有效地执行欠驱动UUV在参数摄动、海流扰动等约束下的路径跟踪任务,且跟踪误差始终处于预设性能范围之内,可有效地保证航行器的航行安全。