基于跟踪误差约束的机器鱼抗扰动路径跟踪控制
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TP242 TH39

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国家自然科学基金 ( 62302117) 项目、 全国博士后 “ 香江学者” 计划 ( XJ2023018)、 第 71 批中国博士后科学基金面上一等(2022M710093)项目、福州大学启动基金(XRC21061)资助


Disturbance-resistant path-tracking control method for robotic fish with tracking error constraints
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    摘要:

    为了解决机器鱼在扰动下跟踪效率低的问题,本工作提出了一种抗扰动和自适应的误差约束控制方案。 首先,通过设 计虚拟控制输入,并利用积分环节更新了自适应视线制导律,消除了侧滑导致的运动位置偏离,增强了机器人的抗干扰能力。 其次,通过构造机器鱼的偏航和浪涌自适应控制器,使神经网络函数拟合模型的不确定项和水流扰动,并用逼近值补偿系统的 控制输入。 这提升了机体的环境适应性。 最后,利用障碍 Lyapunov 理论,机器鱼跟踪位置和角度的一致最终有界性被证明。 通过模拟和实验,与经典制导方案相比,所提方案提高了机器鱼的跟踪效率和稳态性能,使机器鱼的位置误差收敛速率平均提 升了 14. 57% 。 关键词: 机器鱼

    Abstract:

    To address the issue of low tracking efficiency of robot fish under disturbance, this study proposes an anti-disturbance and adaptive error constraint control scheme. Firstly, by designing a virtual control input and updating the adaptive line-of-sight guidance law using integral link, the motion position deviation caused by side slip is eliminated and the robot′s anti-interference ability is enhanced. Secondly, by constructing an adaptive controller for yaw and surge of the robot fish, the neural network function fits uncertainties and flow disturbances in the model, compensating for system control input with an approximation value. This improves the body′s adaptability to environmental conditions. Finally, utilizing obstacle Lyapunov theory, consistent final boundedness of robot fish tracking position and angle is proven. Through simulation and experiment, compared with the classical guidance scheme, the proposed scheme improves the tracking efficiency and steady-state performance of the robot fish, and the position error convergence rate of the robot fish is increased by 14. 57% on average.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

李东方,张滨新,曾林林,黄 捷,宋爱国.基于跟踪误差约束的机器鱼抗扰动路径跟踪控制[J].仪器仪表学报,2024,45(4):282-293

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  • 在线发布日期: 2024-07-15
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