面向水下定点探测的水下滑翔机控制参数优化

水下滑翔机依靠净浮力和姿态调节即可实现空间运动，是一种新兴的海洋探测机器人。该文面向水下定点探测任务，开展滑翔机控制参数优化方法的研究。首先，以典型水下滑翔机为研究对象，建立了整机动力学模型，同时建立了滑翔机下潜运动的能耗模型。在此基础上，利用动力学仿真获取样本点，采用四阶多项式建立了以控制参数为输入，以滑翔机到达目标深度的能耗、运动时间和水平位移为输出的代理模型。之后，将控制参数作为优化设计变量，以最小化能耗和运动时间为优化目标，利用水平位移构造约束条件，建立优化数学模型。采用代理模型参与优化迭代计算，确保优化计算效率。最后，利用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-II)求解上述优化问题，得到控制参数的Pareto最优解集。数值算例证明了所提出方法的正确性，可用于指导实际探测任务的控制参数配置。