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Tracking Control of Autonomous Underwater Vehicles with Internal Moving Mass 被引量:9
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作者 LI Jia-Wang SONG Bao-Wei SHAO Cheng 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期1319-1323,共5页
追踪轨道的控制问题被调查为一自治在水下作为致动器用一个内部点团和一个后面的推进器搬到垂直飞机的车辆(AUV ) 。与点团的动力学结合了, AUV 作为一个 underactuated 系统被建模。一个基于 Lyapunov 的追踪控制器被使用 backsteppi... 追踪轨道的控制问题被调查为一自治在水下作为致动器用一个内部点团和一个后面的推进器搬到垂直飞机的车辆(AUV ) 。与点团的动力学结合了, AUV 作为一个 underactuated 系统被建模。一个基于 Lyapunov 的追踪控制器被使用 backstepping 途径稳定错误动力学并且强迫位置错误到起源的一位小邻居建议。模拟结果验证建议追踪的途径。 展开更多
关键词 轨迹控制 自动化系统 水下交通工具 动力系统
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Analysis and innovation of key technologies for autonomous underwater vehicles 被引量:3
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作者 高富东 韩艳艳 +1 位作者 王海东 徐男 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第9期3347-3357,共11页
As the mission needs of the autonomous underwater vehicles(AUV) have become increasingly varied and complex,the AUVs are developing in the direction of systematism, multifunction, and clustering technology, which prom... As the mission needs of the autonomous underwater vehicles(AUV) have become increasingly varied and complex,the AUVs are developing in the direction of systematism, multifunction, and clustering technology, which promotes the progress of key technologies and proposes a series of technical problems. Therefore, it is necessary to make systemic analysis and in-depth study for the progress of AUV's key technologies and innovative applications. The multi-functional mission needs and its key technologies involved in complex sea conditions are pointed out through analyzing the domestic and foreign technical programs, functional characteristics and future development plans. Furthermore, the overall design of a multi-moving state AUV is proposed. Then, technical innovations of the key technologies, such as thrust vector, propeller design, kinematics and dynamics, navigation control, and ambient flow field characteristics, are made, combining with the structural characteristics and motion characteristics of the new multi-moving state AUV. The results verify the good performance of the multi-moving state AUV and provide a theoretical guidance and technical support for the design of new AUV in real complex sea conditions. 展开更多
关键词 autonomous underwater vehicle(auv key technology overall design complex sea condition
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Convex Optimization Algorithms for Cooperative Localization in Autonomous Underwater Vehicles 被引量:9
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作者 LIU Ming-Yong LI Wen-Bai PEI Xuan 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期704-710,共7页
关键词 最优化 自动化系统 自适应系统 auv
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Numerical computation and analysis of high-speed autonomous underwater vehicle (AUV) moving in head sea based on dynamic mesh 被引量:2
4
作者 高富东 潘存云 +1 位作者 徐小军 韩艳艳 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第11期3084-3093,共10页
Autonomous underwater vehicles (AUVs) navigating on the sea surface are usually required to complete the communication tasks in complex sea conditions. The movement forms and flow field characteristics of a multi-mo... Autonomous underwater vehicles (AUVs) navigating on the sea surface are usually required to complete the communication tasks in complex sea conditions. The movement forms and flow field characteristics of a multi-moving state AUV navigating in head sea at high speed were studied. The mathematical model on longitudinal motion of the high-speed AUV in head sea was established with considering the hydrodynamic lift based on strip theory, which was solved to get the heave and pitch of the AUV by Gaussian elimination method. Based on this, computational fluid dynamics (CFD) method was used to establish the mathematical model of the unsteady viscous flow around the AUV with considering free surface effort by using the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations, shear-stress transport (SST) k-w model and volume of fluid (VOF) model. The three-dimensional numerical wave in the computational field was realized through defining the unsteady inlet boundary condition. The motion forms of the AUV navigating in head sea at high speed were carried out by the program source code of user-defined function (UDF) based on dynamic mesh. The hydrodynamic parameters of the AUV such as drag, lift, pitch torque, velocity, pressure and wave profile were got, which reflect well the real ambient flow field of the AUV navigating in head sea at high speed. The computational wave profile agrees well with the experimental phenomenon of a wave-piercing surface vehicle. The force law of the AUV under the impacts of waves was analyzed qualitatively and quantitatively, which provides an effective theoretical guidance and technical support for the dynamics research and shape design of the AUV in real complex environnaent. 展开更多
关键词 computational fluid dynamics dynamic mesh autonomous underwater vehicle (auv MOTION head sea viscous flowfield
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Bio-inspired geomagnetic navigation method for autonomous underwater vehicle 被引量:6
5
作者 Hong Li Mingyong Liu Kun Liu 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2017年第6期1203-1209,共7页
This paper presents a bio-inspired geomagnetic navigation method for autonomous underwater vehicle(AUV) without using any a priori geomagnetic information. Firstly, the multi-objective search problem is raised. Second... This paper presents a bio-inspired geomagnetic navigation method for autonomous underwater vehicle(AUV) without using any a priori geomagnetic information. Firstly, the multi-objective search problem is raised. Secondly, the geomagnetic navigation model is established by constructing a cost function. Then, by taking into consideration the biological magneto-taxis movement behavior for the geomagnetic environment stimulus, the multiobjective evolutionary search algorithm is derived to describe the search process. Finally, compared to the state-of-the-art, the proposed method presents better robustness. The simulation results demonstrate the reliability and feasibility of the proposed method. 展开更多
关键词 autonomous underwater vehicle(auv) geomagnetic navigation bio-inspired navigation hex-path algorithm evolution ary algorithm
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Nonlinear trajectory tracking control of a new autonomous underwater vehicle in complex sea conditions 被引量:9
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作者 高富东 潘存云 +1 位作者 韩艳艳 张湘 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第7期1859-1868,共10页
Autonomous underwater vehicles (AUVs) navigating in complex sea conditions usually require a strong control system to keep the fastness and stability. The nonlinear trajectory tracking control system of a new AUV in c... Autonomous underwater vehicles (AUVs) navigating in complex sea conditions usually require a strong control system to keep the fastness and stability. The nonlinear trajectory tracking control system of a new AUV in complex sea conditions was presented. According to the theory of submarines,the six-DOF kinematic and dynamic models were decomposed into two mutually non-coupled vertical and horizontal plane subsystems. Then,different sliding mode control algorithms were used to study the trajectory tracking control. Because the yaw angle and yaw angle rate rather than the displacement of the new AUV can be measured directly on the horizontal plane,the sliding mode control algorithm combining cross track error method and line of sight method was used to fulfill its high-precision trajectory tracking control in the complex sea conditions. As the vertical displacement of the new AUV can be measured,in order to achieve the tracking of time-varying depth signal,a stable sliding mode controller was designed based on the single-input multi-state system,which took into account the characteristic of the hydroplane and the amplitude and rate constraints of the hydroplane angle. Moreover,the application of dynamic boundary layer can improve the robustness and control accuracy of the system. The computational results show that the designed sliding mode control systems of the horizontal and vertical planes can ensure the trajectory tracking performance and accuracy of the new AUV in complex sea conditions. The impacts of currents and waves on the sliding mode controller of the new AUV were analyzed qualitatively and quantitatively by comparing the trajectory tracking performance of the new AUV in different sea conditions,which provides an effective theoretical guidance and technical support for the control system design of the new AUV in real complex environment. 展开更多
关键词 complex sea condition autonomous underwater vehicle (auv trajectory tracking sliding mode control
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Reinforcement learning based parameter optimization of active disturbance rejection control for autonomous underwater vehicle 被引量:3
7
作者 SONG Wanping CHEN Zengqiang +1 位作者 SUN Mingwei SUN Qinglin 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2022年第1期170-179,共10页
This paper proposes a liner active disturbance rejection control(LADRC) method based on the Q-Learning algorithm of reinforcement learning(RL) to control the six-degree-of-freedom motion of an autonomous underwater ve... This paper proposes a liner active disturbance rejection control(LADRC) method based on the Q-Learning algorithm of reinforcement learning(RL) to control the six-degree-of-freedom motion of an autonomous underwater vehicle(AUV).The number of controllers is increased to realize AUV motion decoupling.At the same time, in order to avoid the oversize of the algorithm, combined with the controlled content, a simplified Q-learning algorithm is constructed to realize the parameter adaptation of the LADRC controller.Finally, through the simulation experiment of the controller with fixed parameters and the controller based on the Q-learning algorithm, the rationality of the simplified algorithm, the effectiveness of parameter adaptation, and the unique advantages of the LADRC controller are verified. 展开更多
关键词 autonomous underwater vehicle(auv) reinforcement learning(RL) Q-LEARNING linear active disturbance rejection control(LADRC) motion decoupling parameter optimization
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基于改进启发式RRT的AUV路径规划 被引量:1
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作者 齐本胜 李岩 +2 位作者 苗红霞 陈家林 李成林 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第1期245-256,共12页
针对复杂水下环境中水下自主航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)路径规划问题,提出一种改进启发式快速随机扩展树(rapidly-exploring random trees,RRT)的路径规划算法。针对路径点采样过程中缺乏目标导向性的问题,采用目标点... 针对复杂水下环境中水下自主航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)路径规划问题,提出一种改进启发式快速随机扩展树(rapidly-exploring random trees,RRT)的路径规划算法。针对路径点采样过程中缺乏目标导向性的问题,采用目标点概率偏置采样策略与目标偏向扩展策略,可使目标节点在随机采样时成为采样点。在路径点扩展过程中,使非目标采样点的扩展结点位置偏向于目标点的方向,从而增强算法在随机采样与扩展过程中的目标搜索能力。为解决水下路径规划过程中存在过多无效搜索空间的问题,在随机采样过程中引入启发式采样策略,构建包含所有初始路径的采样空间子集,减小采样空间范围,从而提高算法的空间搜索效率。针对AUV在水下环境中抗洋流扰动能力不足的问题,采用速度矢量合成法,使AUV速度矢量与洋流速度矢量合成后指向期望路径的方向,从而抵消水流的影响。在山峰地形中叠加多个Lamb涡流模拟水下流场环境,进行多次仿真实验。实验结果表明:改进启发式RRT算法解决了采样过程中随机性问题,显著缩小了搜索空间,兼顾了路径的安全性与平滑性,并使AUV具有良好的抗洋流扰动能力。 展开更多
关键词 水下自主航行器 路径规划 偏向扩展 启发式RRT 速度矢量合成
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面向AUV水下回收的仿花瓣机械爪设计与水池试验
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作者 刘玉红 张大卫 +2 位作者 苑满星 边德勇 郑竹玉 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第5期462-468,共7页
随着海洋开发与利用区域不断向深、远海延伸,自主式水下航行器(AUVs)长期水下作业需求也愈发紧迫,因此,开展隐蔽、快速、安全的AUV水下回收技术研究具有重要的意义.针对AUV水下移动对接回收需求,同时基于现有水下移动对接回收装置末端... 随着海洋开发与利用区域不断向深、远海延伸,自主式水下航行器(AUVs)长期水下作业需求也愈发紧迫,因此,开展隐蔽、快速、安全的AUV水下回收技术研究具有重要的意义.针对AUV水下移动对接回收需求,同时基于现有水下移动对接回收装置末端执行机构的特点,受牵牛花瓣结构形状及开合运动规律启发,并结合空间折展机构,提出并设计了一款新型机械手式AUV水下回收装置末端执行机构——仿花瓣机械爪.仿花瓣机械爪主瓣可实现主动张合,带动可折展副瓣收拢与张开,结合主瓣上的被动柔性指可实现对AUV的牢固抓取.通过对仿花瓣机械爪的运动学分析获得了其运动规律及运动参数,机械爪主、副瓣面展开角均随电推杆行程的增加而减小,其变化范围分别为[0°,32°]和[0°,23.8°),完全展开后,花瓣最大开口尺寸为657 mm.通过水池试验验证了仿花瓣机械爪的预期运动及抓取效果;同时还探讨了机械爪偏心距离、机械爪开角及闭合速度对回收效果的影响.结果表明:偏心距仅对回收时间有较大影响,偏心距越大回收时间变长;而机械爪开角及闭合速度则主要影响最大碰撞力与回收时间,且机械爪闭合速度过快不利于成功回收. 展开更多
关键词 水下移动对接回收 自主式水下航行器(auv) 仿花瓣机械爪 柔性指 运动学分析
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子母式AUV多载荷布放机构设计与性能测试
10
作者 李昊辰 乔文超 +3 位作者 张航 周胜增 田新亮 温斌荣 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期92-99,共8页
[目的]针对水下搜救、战时布防、密集攻击等场合对负载能力、响应速度、多体协同的特殊要求,提出一种子母式AUV的概念。[方法]设计高负载率内藏式的载荷携带形式、多点组合推冲的弹射出舱方式以及前后舱段错位交替的多载荷布放方法。构... [目的]针对水下搜救、战时布防、密集攻击等场合对负载能力、响应速度、多体协同的特殊要求,提出一种子母式AUV的概念。[方法]设计高负载率内藏式的载荷携带形式、多点组合推冲的弹射出舱方式以及前后舱段错位交替的多载荷布放方法。构建一套适用于载荷布放的笼式悬挂系统以及多载荷次序布放机构,并开展一系列实验室及湖上试验。[结果]结果表明:单个子AUV能在0.2 s内成功出舱,经过0.5 s的姿态变化成功与母AUV分离,6个子AUV在30 s内从母AUV中安全分离,布放冲击对母AUV影响较小。[结论]所提出的子母式AUV及其载荷布放方法具有良好的可行性和可靠性,可顺利实现多载荷的安全可靠布放。 展开更多
关键词 自主水下航行器(auv) 子母式auv 载荷布放 协同组网
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具有预设性能约束的AUV固定时间跟踪控制
11
作者 刘萌萌 王冰 +3 位作者 王迪 王俊玮 王昱 王海龙 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第5期118-125,共8页
针对具有外部复杂扰动和未知系统动态的水下潜航器轨迹跟踪控制问题,本文研究一种基于固定时间并带有预设性能函数的积分滑模精确控制方案,该控制器保证了闭环系统的稳态响应始终在预定义范围内。构造新的固定时间干扰观测器,用于实时... 针对具有外部复杂扰动和未知系统动态的水下潜航器轨迹跟踪控制问题,本文研究一种基于固定时间并带有预设性能函数的积分滑模精确控制方案,该控制器保证了闭环系统的稳态响应始终在预定义范围内。构造新的固定时间干扰观测器,用于实时估计和补偿未知扰动量。将预设性能控制、固定时间方法和非奇异快速终端滑模相结合设计控制算法,使轨迹跟踪误差收敛到预定范围内。同时,为改善滑模控制带来的抖振问题,引入双曲正切函数代替符号函数。最后,理论分析证明该闭环系统的稳定性,仿真及仿真对比结果验证了所设计控制律的有效性和优越性。 展开更多
关键词 水下潜航器 轨迹跟踪 固定时间控制 预设性能
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基于BWO-SVM的AUV推进系统液压故障诊断
12
作者 彭浩 李维波 +1 位作者 黄康政 高俊卓 《机床与液压》 北大核心 2025年第3期199-203,共5页
自主水下机器人(AUV)作为海洋探测的重要工具,在执行复杂任务时,其推进系统的可靠性至关重要。针对AUV推进系统液压故障诊断困难、经常误判和漏判等问题,提出基于白鲸优化算法(BWO)优化支持向量机(SVM)的故障诊断算法BWO-SVM,对AUV推进... 自主水下机器人(AUV)作为海洋探测的重要工具,在执行复杂任务时,其推进系统的可靠性至关重要。针对AUV推进系统液压故障诊断困难、经常误判和漏判等问题,提出基于白鲸优化算法(BWO)优化支持向量机(SVM)的故障诊断算法BWO-SVM,对AUV推进系统液压故障进行智能化诊断。在AMESim中搭建AUV推进系统,然后模拟不同故障并采集相关数据,并采用BWO优化SVM的超参数,最后实现了液压故障诊断分类预测。实验结果表明:BWO-SVM能够区分不同的故障,有效诊断AUV推进系统潜在的液压故障。为了验证算法的优越性,与6种基准算法进行对比,BWO-SVM的准确率至少提升7.35%。BWO-SVM算法在故障诊断方面具有更高的准确率,有效提升了AUV的安全性和可靠性。 展开更多
关键词 自主水下机器人(auv) 推进系统 故障诊断 白鲸优化算法(BWO) 支持向量机(SVM)
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融合自适应势场法和深度强化学习的三维水下AUV路径规划方法
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作者 郝琨 孟璇 +1 位作者 赵晓芳 李志圣 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第7期1451-1461,共11页
在复杂海洋环境中,AUV路径规划方法的生成路径质量低、动态避障能力差,为此提出新的三维水下AUV路径规划方法(IADQN).针对AUV在未知水下环境中障碍物识别和规避能力不足的问题,提出自适应势场法以提高AUV的动作选择效率.为了解决传统深... 在复杂海洋环境中,AUV路径规划方法的生成路径质量低、动态避障能力差,为此提出新的三维水下AUV路径规划方法(IADQN).针对AUV在未知水下环境中障碍物识别和规避能力不足的问题,提出自适应势场法以提高AUV的动作选择效率.为了解决传统深度Q网络(DQN)经验回放策略中样本选择效率低的问题,采用优先经验回放策略,从经验池中选择对训练贡献较高的样本来提高训练的效率. AUV根据当前状态动态调整奖励函数,加快DQN在训练期间的收敛速度.仿真结果表明,与DQN方案相比,IADQN能够在真实的海洋环境下高效规划出省时、无碰撞的路径,使AUV运行时间缩短6.41 s,与洋流的最大夹角减少10.39°. 展开更多
关键词 路径规划 深度强化学习 自适应势场法 自主水下航行器(auv) 动态奖励函数
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AUV 3D path planning based on improved PSO
14
作者 LI Hongen LI Shilong +1 位作者 WANG Qi HUANG Xiaoming 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 2025年第3期854-866,共13页
The influence of ocean environment on navigation of autonomous underwater vehicle(AUV)cannot be ignored.In the marine environment,ocean currents,internal waves,and obstacles are usually considered in AUV path planning... The influence of ocean environment on navigation of autonomous underwater vehicle(AUV)cannot be ignored.In the marine environment,ocean currents,internal waves,and obstacles are usually considered in AUV path planning.In this paper,an improved particle swarm optimization(PSO)is proposed to solve three problems,traditional PSO algorithm is prone to fall into local optimization,path smoothing is always carried out after all the path planning steps,and the path fitness function is so simple that it cannot adapt to complex marine environment.The adaptive inertia weight and the“active”particle of the fish swarm algorithm are established to improve the global search and local search ability of the algorithm.The cubic spline interpolation method is combined with PSO to smooth the path in real time.The fitness function of the algorithm is optimized.Five evaluation indexes are comprehensively considered to solve the three-demensional(3D)path planning problem of AUV in the ocean currents and internal wave environment.The proposed method improves the safety of the path planning and saves energy. 展开更多
关键词 autonomous underwater vehicle(auv) three-dimensional(3D)path planning particle swarm optimization(PSO) cubic spline interpolation
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基于COMGRU的AUV航路轨迹预测方法 被引量:1
15
作者 徐鹏 徐东 +2 位作者 李腾涛 赵宏瑞 赵佳媛 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1384-1390,共7页
针对采用神经网络预测自主水下机器人航迹存在滞后性的问题,本文提出一种基于信息压缩的改进门控循环神经网络,用于水下自主机器人航路多步轨迹预测。该算法将水下自主机器人航行轨迹附近的障碍物位置信息、海流信息以及时空轨迹信息共... 针对采用神经网络预测自主水下机器人航迹存在滞后性的问题,本文提出一种基于信息压缩的改进门控循环神经网络,用于水下自主机器人航路多步轨迹预测。该算法将水下自主机器人航行轨迹附近的障碍物位置信息、海流信息以及时空轨迹信息共同构成的地理位置信息进行数据压缩处理,作为本文预测网络的输入,以提高网络训练效率。实验验证该算法减少了水下自主机器人航迹多步预测的滞后性且具有较高的准确率。 展开更多
关键词 水下自主机器人 航迹预测 门控循环神经网络 数据压缩 时空轨迹 多步预测 滞后性
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AUV动态对接中相对位姿估计方法研究 被引量:1
16
作者 杨本超 徐会希 +1 位作者 吕凤天 石凯 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第12期318-322,327,共6页
水下动态对接可帮助自主水下机器人(AUV)实现与母艇之间的水下能源补充及数据交换,提高AUV作业能力,捕获式动态对接要求AUV具有准确估计与母艇间相对位姿的能力。针对导引灯中心提取误差导致AUV相对母艇位姿估计不准的问题,提出了一种... 水下动态对接可帮助自主水下机器人(AUV)实现与母艇之间的水下能源补充及数据交换,提高AUV作业能力,捕获式动态对接要求AUV具有准确估计与母艇间相对位姿的能力。针对导引灯中心提取误差导致AUV相对母艇位姿估计不准的问题,提出了一种基于随机惯性权重粒子群(SIWPSO)优化算法的位姿估计方法,首先建立导引灯成像误差函数,对其优化求解取最小值得到AUV相对母艇位姿估计模型,以抑制像素中心提取误差的干扰,然后利用随机惯性权重粒子群算法解算位姿估计模型来得到最优相对位姿估计值。通过实验验证了所提出位姿估计方法的有效性,相对姿态误差在0.1°以内,相对位置误差在0.50m以内;其中各姿态角估计误差均值在2°以内,各位置估计误差均值在0.20m以内,估计精度较高,稳定性较好。 展开更多
关键词 自主水下机器人 动态对接 位姿估计 粒子群优化
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Underwater square-root cubature attitude estimator by use of quaternion-vector switching and geomagnetic field tensor 被引量:3
17
作者 HUANG Yu WU Lihua YU Qiang 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2020年第4期804-814,共11页
This paper presents a kind of attitude estimation algorithm based on quaternion-vector switching and square-root cubature Kalman filter for autonomous underwater vehicle(AUV).The filter formulation is based on geomagn... This paper presents a kind of attitude estimation algorithm based on quaternion-vector switching and square-root cubature Kalman filter for autonomous underwater vehicle(AUV).The filter formulation is based on geomagnetic field tensor measurement dependent on the attitude and a gyro-based model for attitude propagation. In this algorithm, switching between the quaternion and the three-component vector is done by a couple of the mathematical transformations. Quaternion is chosen as the state variable of attitude in the kinematics equation to time update, while the mean value and covariance of the quaternion are computed by the three-component vector to avoid the normalization constraint of quaternion. The square-root forms enjoy a continuous and improved numerical stability because all the resulting covariance matrices are guaranteed to stay positively semidefinite. The entire square-root cubature attitude estimation algorithm with quaternion-vector switching for the nonlinear equality constraint of quaternion is given. The numerical simulation of simultaneous swing motions in the three directions is performed to compare with the three kinds of filters and the results indicate that the proposed filter provides lower attitude estimation errors than the other two kinds of filters and a good convergence rate. 展开更多
关键词 attitude estimator geomagnetic field tensor quaternion-vector switching square-root cubature Kalman filter autonomous underwater vehicle(auv)
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基于无模型自抗扰的AUV深度控制研究 被引量:1
18
作者 王通 严天宏 +4 位作者 徐晓婷 赵昕宇 张意晓 沈钺 何波 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第15期89-94,共6页
针对自主式水下航行器(AUV)在海洋中易受海流海浪扰动的问题,本文提出一种基于自抗扰的无模型自适应深度控制方法(ADR-MFAC)。首先,通过引入无模型自适应控制律,解决AUV难以建立精确的数学模型的问题;其次,设计出AUV深度控制器,结合自... 针对自主式水下航行器(AUV)在海洋中易受海流海浪扰动的问题,本文提出一种基于自抗扰的无模型自适应深度控制方法(ADR-MFAC)。首先,通过引入无模型自适应控制律,解决AUV难以建立精确的数学模型的问题;其次,设计出AUV深度控制器,结合自抗扰控制算法来进一步提高控制器干扰性能,采用跟踪微分器对输入信号进行跟踪,并利用线性状态观测器来估计系统所受扰动。最后,通过仿真和海试验证了ADRMFAC的控制性能:与PID控制相比,ADR-MFAC在保持较高控制精度的同时,超调量减小了51%,深度调节时间减小了21.4%,证明了ADR-MFAC在受到海流干扰时也可以实现稳定的深度控制,算法具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 自主式水下航行器 自抗扰控制 无模型控制 深度控制
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基于深度强化学习的AUV路径规划研究 被引量:1
19
作者 房鹏程 周焕银 董玫君 《机床与液压》 北大核心 2024年第9期134-141,共8页
针对三维海洋环境水下自主航行器(AUV)路径规划问题,传统的路径规划算法在三维空间中搜索时间长,对环境的依赖性强,且环境发生改变时,需要重新规划路径,不满足实时性要求。为了使AUV能够自主学习场景并做出决策,提出一种改进的Dueling ... 针对三维海洋环境水下自主航行器(AUV)路径规划问题,传统的路径规划算法在三维空间中搜索时间长,对环境的依赖性强,且环境发生改变时,需要重新规划路径,不满足实时性要求。为了使AUV能够自主学习场景并做出决策,提出一种改进的Dueling DQN算法,更改了传统的网络结构以适应AUV路径规划场景。此外,针对路径规划在三维空间中搜寻目标点困难的问题,在原有的优先经验回放池基础上提出了经验蒸馏回放池,使智能体学习失败经验从而提高模型前期的收敛速度和稳定性。仿真实验结果表明:所提出的算法比传统路径规划算法具有更高的实时性,规划路径更短,在收敛速度和稳定性方面都优于标准的DQN算法。 展开更多
关键词 自主水下航行器(auv) 三维路径规划 深度强化学习 Dueling DQN算法
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AUV接驳系统水下系泊悬浮运动建模与分析
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作者 谭桦 辛传龙 郑荣 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第16期90-101,共12页
水下对接是自主水下航行器(AUV)能量补充和数据交换的关键技术,为提升对接成功率,针对拖曳式导向罩对接方法进行改进,设计了一种新型开合式接驳装置。分析该装置是否满足对接要求,本文基于机构质心位移分析和Newton-Euler动力学理论建... 水下对接是自主水下航行器(AUV)能量补充和数据交换的关键技术,为提升对接成功率,针对拖曳式导向罩对接方法进行改进,设计了一种新型开合式接驳装置。分析该装置是否满足对接要求,本文基于机构质心位移分析和Newton-Euler动力学理论建立具有变质心特性的接驳装置水下六自由度运动模型,系绳简化为一变刚度——阻尼轻质弹簧模型,结合系绳运动和受力边界条件建立系统缆-体耦合运动模型;并使用CFD软件STARCCM+对系泊悬浮接驳系统建立动态仿真模型。通过拖曳实验验证2种方法的有效性,其中仿真结果与实验数据的相关性更好,相关性系数最高时可达0.936 7。最后利用动态仿真模型详细分析外界水流和波浪干扰以及接驳装置拖点变化、导向罩开合对接驳装置运动状态的影响,波浪幅值不宜超过0.2 m,拖曳架固定时接驳装置更有利,导向罩开合时对接驳装置的姿态角影响较小,对其位置的变化影响较大。 展开更多
关键词 水下对接 自主水下航行器 水下接驳装置 水下悬浮对接
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