自主水下航行器的双曲正切软变结构控制策略研究与验证

本文主要探讨了自主水下航行器(AUV, Autonomous Underwater Vehicle)系统的软变结构控制策略，针对这一领域的关键技术问题进行了深入研究。首先，作者对软变结构控制系统进行了结构特性分析，强调了其在复杂水下环境中对于自主导航和操作的重要性。他们利用双曲正切函数这一数学工具，设计了一种控制策略，旨在解决在受限条件下的控制问题，这在一定程度上改善了系统的稳定性和动态性能。 接着，文章运用Lyapunov稳定性理论，对自主水下航行器的软变结构控制系统进行了稳定性分析，确保了在各种动态变化条件下系统的可靠运行。作者构建了一个基于双曲正切函数的软变结构控制器，提出了详细的算法，这个控制器的优点在于其高精度调节和快速响应能力，有效抑制了系统的振动，提高了航行器的稳定性和效率。 为了验证这一创新方法的有效性，作者通过仿真实验，对比了四种不同的控制策略对自主水下航行器垂直深度通道性能的影响。实验结果显示，基于双曲正切函数的软变结构控制策略显著优于其他策略，能够在保持高度精确度的同时，快速适应海洋环境的变化，增强了自主水下航行器的自主性和适应性。 这篇论文着重于自主水下航行器的软变结构控制技术，特别是如何结合双曲正切函数和滑模控制，以克服系统抖振，提升系统性能。这不仅对提升自主水下航行器的实际应用能力有重要意义，也为相关领域的研究者提供了新的控制策略思路和技术参考。该研究对于推动蓝色经济发展，尤其是在海洋资源开发、环境监测以及军事应用等方面具有重要的理论价值和实践指导意义。