分布式控制实现AUV编队一致性跟踪：无源性与协同控制

本文探讨了2013年发表在《控制理论与应用》(Control Theory & Applications)第30卷第3期的一篇关于多自主水下航行器系统一致性编队跟踪控制的研究论文。作者王银涛和严卫生来自西北工业大学航海学院，他们在文中针对自主水下航行器(AUV)的编队路径跟踪问题进行了深入研究。 在该研究中，作者面临的关键挑战是在仅有部分AUV能够获取编队速度信息的情况下，如何实现集群AUV的一致性编队跟踪。他们采用了无源性理论和一致性跟踪理论作为基础，将控制策略划分为两部分： 1. **无源性同步原理部分**：这部分控制律利用无源性同步概念，构建了一种机制，将协同误差转化为跟踪误差，确保系统内的信息传递是稳定的，即使存在不确定性和干扰，也能保持系统整体的稳定性。 2. **一致性协同跟踪控制器**：这个核心部分设计了一个控制器，旨在协调所有AUV相对于虚拟领航者的行为，使得每个AUV之间的相对位置信息能够在它们之间共享并达成一致，从而实现编队的精确跟踪。 为了确保整个闭环系统的稳定性，作者引用了Nested Matrosov定理进行理论分析，这是一种在系统控制理论中常用的工具，它有助于证明系统的稳定性特性。通过严格的数学建模和理论推导，作者证明了在所述条件下，该控制方法能有效地解决AUV编队跟踪问题，并且具有良好的可行性和鲁棒性。 论文的关键词包括“协同控制”、“编队控制”、“自主水下航行器”、“无源性”以及“一致性跟踪”，这些关键词突出了研究的核心技术领域和应用背景。此外，论文被标记为“TP24”，这可能对应于计算机科学与信息技术类的中图分类号，进一步强调了其在工程技术和自动化领域的定位。 总结来说，这篇论文提供了一种创新的方法，用于在分布式环境中管理自主水下航行器的编队，对于无人水下探索、海洋监视等应用具有重要意义。通过理论分析和仿真验证，该研究不仅为控制理论做出了贡献，也为实际的AUV系统设计提供了实用的指导。