模糊控制方法在AUV航迹保持中的应用

"本文主要探讨了如何解决自主水下航行器（AUV）的航迹控制问题，提出了一种基于模糊增益调节的模糊自校正控制策略。该策略利用马丹尼型模糊控制器，包括一个基本模糊控制器和三个模糊增益调节装置，以应对AUV在水下航行中的不确定性及海流扰动。通过仿真对比，证明了这种方法的有效性。" 在自主水下航行器的控制领域，传统的控制方法往往依赖于精确的数学模型，但在面对AUV这种非线性、不确定性的控制对象时，这种依赖性会成为问题。模糊控制作为一种模型不依赖的控制技术，能够更好地适应AUV的控制需求。近年来，模糊控制已被广泛应用于水下航行器的控制设计中，以提高控制精度和适应性。 本文提出的模糊自校正航迹控制方法，核心在于模糊增益调节。基本模糊控制器负责实现AUV的航迹保持，而模糊增益调节装置则动态调整控制器的量化因子，以应对水下环境的实时变化，如不可预知的海流扰动。模糊增益调节装置自身也采用马丹尼型模糊控制器，输入为距离d和偏航角ψ，输出为增益k，通过特定的模糊规则和隶属度函数设计，实现对控制增益的优化调整。 模糊控制的规则通常以模糊语言变量表示，如本文中的ZE（零）、NE（负）和PE（正）。模糊逻辑的推理过程包括模糊化、模糊推理和清晰化等步骤，这些步骤确保了控制器能根据输入数据做出适当反应。在本文中，输入和输出的隶属度函数如图3至图5所示，它们是模糊控制中关键的参数，决定了模糊系统的响应特性。 通过仿真测试，模糊自校正控制方法展示了良好的控制性能，能够有效地对抗海流扰动，使AUV在航行过程中保持预定的航迹，并且能够快速适应不同的工作条件。这种控制策略对于提高AUV的自主导航能力和任务执行效率具有重要意义，为未来水下机器人在复杂环境下的控制设计提供了新的思路和方法。 模糊控制与模糊增益调节的结合为AUV的航迹控制提供了一个有效且灵活的解决方案。这种方法不仅克服了传统控制方法对精确模型的依赖，还能够实时调整控制参数，以适应不断变化的海洋环境，从而增强了AUV的自主性和控制性能。未来的研究可能将进一步优化模糊规则和隶属度函数，以提高控制精度和鲁棒性。