公开(公告)号：CN119292265A

公开(公告)日：2025-01-10

申请号：CN202411348891.X

申请日：2024-09-26

Applicant: 哈尔滨理工大学

Inventor： 栾添添 ,  刘成宇 ,  李传龙 ,  贲放 ,  周子淇 ,  孙明晓

IPC: G05D1/43 ,  G05D109/30

Abstract: 本发明提出了一种基于预设时间和性能的无人潜航器轨迹跟踪控制系统，旨在提升水下作业任务中的轨迹跟踪精度和稳定性。步骤包括：建立无人潜航器数学模型；设计预设时间预设性能函数，并引入随时间变化的可调节函数使得边界函数在收敛过程中具备平滑特性；采用时变增益辅助系统处理输入饱和问题；设计干扰观测器实现扰动的快速衰减，通过引入基于平滑非线性模型的残差调节函数增强系统鲁棒性；最终整合干扰观测器和辅助系统推导出轨迹跟踪方案。结果显示，纵向速度波动减少69.2％，横荡速度波动减少32.7％；北向位置跟踪性能提升30.8％，东向位置跟踪性能提升16.7％，有效降低了速度波动，提升了跟踪性能、系统稳定性和抗干扰能力。

公开(公告)号：CN119739038A

公开(公告)日：2025-04-01

申请号：CN202411890299.2

申请日：2024-12-20

Applicant: 哈尔滨理工大学

Inventor： 孙明晓 ,  郑浩 ,  栾添添 ,  孙明旭 ,  贲放 ,  刘成宇 ,  周子淇 ,  梁洪杰

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明涉及一种动态积分扰动观测器的水下潜航器轨迹跟踪控制方法，旨在解决常规轨迹跟踪方法中，水下潜航器受到集总扰动和洋流变化影响导致收敛速度慢和能耗高的问题。首先，在三自由度建模时引入洋流变化和集总扰动，然后，采用扰动估计误差作为滑模面设计动态积分扰动观测器，实时更新扰动估计值并适应扰动变化，设计低超调自适应洋流观测器，加入调节因子估计，降低初期的超调量，避免增大系统误差。最后，设计光滑快速双幂次滑模控制器，结合扰动和洋流估计值构造控制律，通过跟踪误差和控制能耗构造自适应律，动态调节控制律参数来降低能耗和提高收敛速度。本发明方法在跟踪能耗上大约减少25.93％，位置和速度误差收敛速度分别提升了16.22％和16.09％。

公开(公告)号：CN119512173A

公开(公告)日：2025-02-25

申请号：CN202411657376.X

申请日：2024-11-19

Applicant: 哈尔滨理工大学

Inventor： 栾添添 ,  刘成宇 ,  王璐璐 ,  孙明旭 ,  孙明晓 ,  郑浩 ,  叶鸿禹 ,  顾雯莉

IPC: G05D1/485 ,  G05D1/65 ,  G05D1/633 ,  G05D1/644 ,  G05D1/648 ,  G05D101/10

Abstract: 本发明提出了一种带避障功能的无人潜航器预设时间轨迹跟踪控制系统，以提升障碍物环境下的轨迹跟踪精度。步骤包括：建立无人潜航器模型；设计预设时间函数；设计新型人工势场函数，以提高避障反应速度，减少跟踪误差；设计预设时间障碍性能函数作为在障碍物情况下进行轨迹跟踪的误差限制边界，该函数能够根据误差变化动态调整误差限制边界；设计预设时间扩展状态观测器，用于估计模型不确定性和外部干扰；采用带平滑切换函数的辅助系统处理输入饱和问题；最终推导出轨迹跟踪控制方案。仿真结果显示，100秒内无人潜航器在前进方向、横摆方向和航向角的绝对误差积分减少了56.37％、43.21％和7.20％；纵向、横荡和偏航角速度的估计绝对误差积分减少了25.44％、8.86％和35.24％。