三维空间多UUV协调路径跟踪与编队控制

"多UUV沿多条给定路径运动的协调编队控制 (2013年)" 本文主要探讨的是在三维空间内如何有效地控制多个自主水下航行器（Unmanned Underwater Vehicles，简称UUVs）进行协同路径跟踪，并保持预定的队形。该研究是2013年发表于《哈尔滨工业大学学报》的一篇自然科学论文，作者为边信黔、牟春晖和严浙平。他们来自哈尔滨工程大学自动化学院。 在多UUV系统中，协同控制是一个关键挑战，因为它涉及到个体UUV的路径跟踪以及它们之间的速度协调。论文提出了一个分散控制策略，将路径跟踪问题与个体间的速度协调问题解耦。通过这种方式，可以分别对每个UUV进行独立控制，同时保证整体编队的协调性。 在单个UUV的路径跟踪控制方面，论文引入了视距导航（Line of Sight Guidance）算法。视距导航是一种常用的导引方法，它基于目标点和当前位置之间的直线（即视线）来指导UUV的运动，使得UUV能够沿着期望路径行驶并减小跟踪误差。通过这种算法设计的路径跟踪控制器，UUV的跟踪误差可以渐近地收敛到零，从而实现精确的路径跟随。 为了实现多UUV间的协调编队，论文利用了图论的知识。图论是一种数学工具，常用于分析和建模网络结构，包括多UUV系统中的相互关系。通过构建适当的数学模型，可以设计出协调控制器，确保UUV们在遵循各自路径的同时，能够在期望的队形下保持位置和速度的一致性。这种协调控制策略允许UUVs在不干扰彼此的空间路径跟踪性能的情况下，保持编队稳定。 关键词涵盖了多UUV系统的核心要素，如协调控制、路径跟踪、视距导航和图论，这些都揭示了研究的深度和广度。论文的中图分类号为U661，表明其属于海洋工程领域，文献标志码A则表示这是一篇原创性的学术研究。 这篇论文为多UUV的协同路径跟踪控制提供了理论基础和实用方法，对于提高水下机器人系统的集体行为和任务执行能力具有重要意义。