文摘本文针对一种新型遥控无人潜水器(Remote Operated Vehicle,ROV)拖曳采集装置(Mining Robot,MRT)的路径跟踪问题,提出一种路径跟踪控制方法。首先建立简化的ROV型深海采集装置的运动模型,随后提出一种基于线性模型预测控制算法(Linear Model Predictive Control,LMPC)和非线性模型预测控制器(Nonlinear Model Predictive Control,NMPC)的路径跟踪算法。与传统的模型预测控制器(Model Predictive Control,MPC)不同,本文提出的双层模型预测控制算法(Double Model Predictive Control,DMPC)由两部分组成:(1)由MRT的LMPC控制器计算得到MRT的速度控制律,用于快速收敛MRT的跟踪误差;(2)由ROV的NMPC控制器计算得到ROV的控制输入,用于响应MRT的速度控制律。在DMPC的设计中,有效考虑状态量和控制量约束,其中为了保证ROV控制输入的平顺性,引入ROV的控制量增量约束。最后,设计仿真实验用于验证MRT的路径跟踪效果,数值仿真结果证明了该算法的有效性。
