水下滑翔蛇形机器人滑翔运动建模与优化控制 |
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引用本文: | 唐敬阁,李斌,常健,王聪,张国伟.水下滑翔蛇形机器人滑翔运动建模与优化控制[J].东南大学学报(自然科学版),2019(1). |
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作者姓名: | 唐敬阁 李斌 常健 王聪 张国伟 |
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作者单位: | 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室;中国科学院机器人与智能制造创新研究院;中国科学院大学 |
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摘 要: | 为了实现水下滑翔蛇形机器人滑翔轨迹的稳定控制,针对机器人的外形和尺寸受限问题,对机械结构进行了设计与分析.基于所设计的机械系统,采用动量定理和动量矩定理,建立滑翔运动的数学模型.对非线性模型进行线性化,并采用最优二次型控制策略(LQR)设计状态反馈控制器.为了增强系统对参数扰动的鲁棒性,加入积分控制,构成LQI控制器.通过仿真对2种控制策略的稳定性、鲁棒性和跟踪误差进行分析,结果表明,2种控制策略均能实现渐近轨迹跟踪和输入扰动抑制; LQI控制器还可以实现水动力参数扰动抑制; LQI控制器的稳态跟踪误差为0. 271 5m,比LQR控制器跟踪误差降低了27. 58%.
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