无颤动滑模控制器：水下航行器故障容错无限范数推力分配

"该资源是一篇关于滑模控制器在水下航行器故障容错无限范数推力分配中的应用的学术论文。文章旨在提出一种无颤动滑模控制器，用于远程操作车辆（ROV）的轨迹控制，并提出一种新的基于最小化最大单个推力分量的推力分配方法。" 在《无颤动滑模控制器用于水下航行器具有故障容错无限范数推力分配》这篇论文中，作者Serdar Soylu、Bradley J. Buckham和Ron P. Podhorodeski探讨了两个主要目标。首先，他们设计了一种能消除传统滑模控制器中高频控制动作的无颤动滑模控制器，以实现远程操作车辆的精确轨迹控制。其次，他们提出了一个新颖的推力分配策略，该策略是基于最小化推力向量的最大分量，以提高系统的鲁棒性和容错能力。 滑模控制是一种强大的非线性控制策略，它通过将系统状态驱动到一个所谓的“滑动模式”表面上，来实现对系统性能的精确控制。然而，传统的滑模控制器在实际应用中常常会产生“颤动”现象，即由于快速切换的控制输入导致的高频振荡。这种颤动不仅可能导致机械结构的损耗，还可能影响控制性能。为了克服这个问题，论文提出了一种新的自适应终端，它可以消除控制输入中的高频成分，而无需依赖动态参数的线性条件或构建回归矩阵。这一改进使得控制器更加适用于参数不确定或变化的复杂系统环境。 接着，论文探讨了推力分配问题。对于水下航行器，推力的合理分配是保证其运动稳定性和任务执行的关键。传统的推力分配方法可能忽视了单个推力组件的大小，这可能导致某些方向上的过载或不足。新的无限范数推力分配方法考虑了每个推力分量的大小，通过优化算法来最小化最大推力分量，从而确保系统在各种工况下的均衡和容错性。 这篇论文为水下航行器的控制提供了创新的解决方案，无颤动滑模控制器提高了轨迹控制的精度，而无限范数推力分配策略增强了系统在面对故障时的适应性和鲁棒性。这些研究成果对水下机器人技术的发展和实际应用具有重要意义。