一种欠驱动水下航行器自适应镇定控制方法及系统

1.本发明属于水下航行器控制领域，具体涉及一种欠驱动水下航行器自适应镇定控制方法及系统。


背景技术：

2.对于欠驱动水下航行器，由于不存在侧向力输入，系统具有欠驱动特性，导致航行器实现镇定时必须满足brockett条件，即必须设计时变或者非光滑的控制律才能使欠驱动水下航行器镇定，传统的连续状态反馈无法实现镇定控制目标，这也增加了欠驱动水下航行器镇定控制器的设计难度。
3.此外，大多数关于欠驱动水下航行器全状态镇定控制方法的研究结果，均假设模型参数是精确已知的。实际上，由于建模误差以及模型参数计算误差的存在，导致水下航行器实际的模型参数是不可能精确已知的；此外在实际工程应用中，各种用途部件的装配也会使水下航行器的负载发生变化，造成系统的质量、转动惯量等参数发生变化，这也将导致某些模型参数的不确定性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有欠驱动水下航行器全状态镇定控制方法无法使用不确定的模型参数进行计算的缺陷。
5.为了实现上述目的，本发明提出了一种欠驱动水下航行器自适应镇定控制方法，所述方法包括：
6.步骤1：建立水下航行器模型，将模型分解为一个欠驱动外环子系统和一个全驱动内环子系统；
7.步骤2：构造一个含有时间变量的辅助变量，计算外环系统理想线速度和理想角速度指令，作为外环控制器使外环系统镇定；
8.步骤3：构造参数自适应律，对未知参数进行自适应估计；
9.步骤4：利用步骤3中的自适应估计结果构造自适应控制器，该控制器包括控制推力以及控制力矩，使航行器线速度和角速度跟踪外环系统的理想线速度和角速度，实现整个系统的镇定；计算控制推力τ1以及控制力矩τ2。
10.作为上述方法的一种改进，所述步骤1具体包括：
11.定义η＝[x,y,ψ]
t
为航行器大地坐标系下的x轴坐标、y轴坐标、航向角ψ；v＝[u,v,r]
t
为航行器本体坐标系下的线速度u、横滚角速度v、偏航角速度r；欠驱动水下航行器模型为：
[0012][0013]
[0014][0015][0016]
其中，其中，m
11
、m
22
、m
33
表示系统惯量参数，m
11
包含质量与附加质量；m
22
、m
33
包含转动惯量与附加转动惯量；d
11
、d
22
、d
33
表示系统水动力阻尼参数；τ1表示系统控制推力；τ2表示系统控制力矩；表示x的导数；表示y的导数；表示ψ的导数；表示u的导数；表示v的导数；表示r的导数；
[0017]
航行器镇定控制目标为：在上述模型参数未知条件下，设计控制输入τ1和τ2使航行器能够从初始状态航行至惯性空间的目标点ηd＝[xd,yd,ψd]
t
，其中xd为大地坐标系x方向的位置坐标指令，yd为大地坐标系y方向的位置坐标指令，ψd为大地坐标系下的航向角指令；
[0018]
定义ηe＝η-ηd＝[xe,ye,ψe]
t
为大地坐标系下航行器位置误差，z＝[z1,z2,z3]
t
为本体坐标系下航行器位置误差，满足：
[0019][0020]
将模型分解为一个欠驱动外环子系统和一个全驱动内环子系统；其中，欠驱动外环子系统为：
[0021][0022][0023][0024][0025]
其中，其中，表示z1的导数；表示的导数；表示z3的导数；
[0026]
全驱动内环子系统为：
[0027][0028]
作为上述方法的一种改进，所述步骤2具体包括：
[0029]
外环系统理想线速度ud为：
[0030]
ud＝-k1z1[0031]
其中，设计参数k1＞0；变换后的镇定误差z1＝xecos(ψ) yesin(ψ)，xe表示大地坐标系x轴方向的镇定误差，ye表示大地坐标系y轴方向的镇定误差；
[0032]
理想角速度指令rd为：
[0033]
rd＝-k2ξ-tanh(z)
·
cos(t)-(1-tanh2(z))(z1ud z2v)
·
sin(t)
[0034]
其中，变换后的镇定误差z2＝-xesin(ψ) yecos(ψ)；设计参数k2＞0为常数；变量含有时间变量的辅助变量ξ＝z3 tanh(z)
·
sin(t)；t表示时间变量；变换后的航向角镇定误差z3＝ψe，ψe表示大地坐标系下的航向角误差。
[0035]
作为上述方法的一种改进，所述步骤3具体包括：
[0036]
定义自适应估计信号i＝1,2；j＝1,2,
…
,7表示未知参数的自适应估计信号，自适应更新律为：
[0037][0038][0039][0040][0041][0042]
其中，自适应设计参数γj＞0，j＝1,2,
…
,7；自适应设计参数控制器设计参数ei表示速度指令跟踪误差，其中e1表示线速度指令跟踪误差，e2表示角速度指令跟踪误差；αi表示辅助变量：
[0043][0044][0045]
控制器设计参数li＞0，i＝1,2；表示ud的导数；表示不含位置参数的理想角速度导数信号；j＝1,2,
…
,7表示未知参数的自适应估计信号。
[0046]
作为上述方法的一种改进，所述步骤4具体包括：
[0047]
自适应控制器为：
[0048][0049]
其中，表示第i个控制器的控制信号：
[0050]
[0051][0052]
本发明还提供一种欠驱动水下航行器自适应镇定控制系统，所述系统包括：
[0053]
分解模型模块，用于建立水下航行器模型，将模型分解为一个欠驱动外环子系统和一个全驱动内环子系统；
[0054]
计算理想线速度和角速度模块，用于构造一个含有时间变量的辅助变量，计算外环系统理想线速度和理想角速度指令，作为外环控制器使外环系统镇定；
[0055]
参数自适应估计模块，用于构造参数自适应律，对未知参数进行自适应估计；和
[0056]
计算控制推力和控制力矩模块，用于利用参数自适应估计模块中的自适应估计结果构造自适应控制器，该控制器包括控制推力以及控制力矩，使航行器线速度和角速度跟踪外环系统的理想线速度和角速度，实现整个系统的镇定；计算控制推力τ1以及控制力矩τ2。
[0057]
本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的方法。
[0058]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行如上述任一项所述的方法。
[0059]
作为上述系统的一种改进，
[0060]
与现有技术相比，本发明的优势在于：
[0061]
本发明的方法利用利用时变函数对控制器进行设计，可以实现欠驱动水下航行器的镇定控制；并采用自适应控制方法解决了模型参数未知时欠驱动水下航行器的镇定控制问题，应用范围更广。
附图说明
[0062]
图1所示为欠驱动水下航行器自适应镇定控制方法流程图；
[0063]
图2所示为仿真的欠驱动水下航行器(x,y)位置坐标和航向角误差跟踪图；
[0064]
图3所示为仿真的欠驱动水下航行器线速度(u,v)和角速度(r)误差跟踪图。
具体实施方式
[0065]
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。
[0066]
本发明利用内外环方法对系统模型进行分解，将模型分解为一个欠驱动外环子系统以及一个全驱动内环子系统，便于系统分析设计。为了设计时变光滑的控制器，满足brockett条件使系统镇定，构造一个含有时间变量的辅助变量，设计不含未知模型参数的外环系统理想线速度角速度输入，作为外环控制器使外环系统镇定；对于内环子系统，设计自适应控制器，该控制器包括控制推力以及控制力矩，使航行器线速度和角速度跟踪外环系统的理想线速度和角速度，实现整个系统的镇定。
[0067]
利用状态变换以及内外环方法(内外环方法优点：将复杂的系统分解为若干简单的子系统，便于系统的设计分析)，将欠驱动水下航行器模型分解为一个欠驱动外环子系统
和一个全驱动内环子系统，分别进行设计。为了设计时变的不依赖于精确模型参数的控制律，构造一个含有时间变量的辅助信号ξ，利用该信号设计理想速度信息(包括理想线速度信息ud和理想角速度信息rd)，ud和rd不含未知模型参数，使外环子系统渐近稳定且不受未知模型参数的影响，外环子系统稳定性分析过程在引理1中给出。
[0068]
对于内环子系统：已有的方法需要精确已知某些模型参数，而实际上模型参数无法精确已知。为了避免未知模型参数对控制器设计产生不利影响，本发明提出了自适应控制器，设计实际的控制推力τ1以及控制力矩τ2。本发明的优点在于：无需精确已知系统模型参数就能够实现精确控制，应用范围更广。闭环系统稳定性分析过程在定理1中给出。
[0069]
本发明方法包括：获取欠驱动水下航行器的位置信息、速度信息、姿态信息和角速度信息；根据理想位置坐标和理想航向角位置误差和航向误差，并由此设计理想线速度ud和角速度rd；按照所设计的自适应律对未知参数进行自适应估计，计算自适应估计信号；根据理想线速度ud、角速度rd和自适应估计信号，计算控制推力τ1以及控制力矩τ2。
[0070]
如图1所示，本发明的实施方法具体包括如下步骤：
[0071]
步骤1：建立水下航行器模型，将模型分解为一个欠驱动外环子系统以及一个全驱动内环子系统。
[0072]
定义η＝[x,y,ψ]
t
为航行器大地坐标系下的x轴坐标、y轴坐标、航向角ψ；v＝[u,v,r]
t
为航行器本体坐标系下的线速度u、横滚角速度v、偏航角速度r。欠驱动水下航行器模型为：
[0073][0074][0075]
其中，其中，m
11
、m
22
、m
33
为系统惯量参数，m
11
包含质量与附加质量，m
22
、m
33
包含转动惯量与附加转动惯量；d
11
、d
22
、d
33
为系统水动力阻尼参数，τ1为系统控制力，τ2为系统控制力矩；表示x的导数；表示y的导数；表示ψ的导数；表示u的导数；表示v的导数；表示r的导数。
[0076]
航行器镇定控制目标为：在上述模型参数未知条件下，设计控制输入τ1和τ2，使航行器能够从初始状态航行至惯性空间的目标点ηd＝[xd,yd,ψd]
t
，其中xd为大地坐标系x方向的位置坐标指令，yd为大地坐标系y方向的位置坐标指令，ψd为大地坐标系下的航向角指令。
[0077]
定义ηe＝η-ηd＝[xe,ye,ψe]
t
为大地坐标系下航行器位置误差，z＝[z1,z2,z3]
t
为本体坐标系下航行器位置误差，满足：
[0078][0079]
结合式(1)对上式求导可得：
[0080][0081]
为了消去中的v，引入状态变换求导可得：
[0082][0083]
结合式(4)-(5)，系统模型(1)-(2)可以改写为：
[0084][0085][0086]
表示z1的导数；表示的导数；表示z3的导数。
[0087]
由式(3)与式(5)可知，上述状态变换过程是可逆的，不存在奇点，因此系统模型(1)-(2)的镇定问题等价为：设计控制推力以及控制力矩τ(
·
)＝[τ1(
·
),τ2(
·
)]
t
，使系统(6)-(7)收敛至0。
[0088]
由式(2)第二行可知，该方程没有控制输入，造成了系统的欠驱动特性。通过状态变换后的方程式(6)-(7)可知，控制推力τ1以及控制力矩τ2可以直接控制线速度变量u和角速度变量r，因此可将系统模型分解为外环子系统(6)和内环子系统(7)，利用理想线速度ud和理想角速度rd作为中间控制量，设计ud以及rd使得外环子系统(6)渐近稳定，最后提出自适应控制方法，设计τ1以及τ2使系统内环子系统(7)中的u跟踪ud且r跟踪rd，实现闭环系统的渐近稳定。
[0089]
步骤2：构造一个含有时间变量的辅助变量，设计外环系统理想线速度角速度输入，作为外环控制器使外环系统镇定。
[0090]
以ud与rd为控制输入的欠驱动外环子系统式(6)可被改写为
[0091][0092]
注意到模型参数注意到模型参数均为正常数，但是在控制器设计过程中它们的具体值是未知的。
[0093]
为了便于控制器的设计，做出如下假设和定义：
[0094]
假设1.存在常数满足即假设d
22
的某个下界与m
11
的某个上界已知。
[0095]
定义1.ε
t
(t)为关于时间变量t的光滑函数，记作ε
t
，满足：ε
t
＞0，且存在常数使
[0096]
注释1：注意到假设1中仅要求d
22
和m
11
这两个未知参数的某个上界和某个下界已知，根据实际的工程经验，假设1并不难满足。
[0097]
为了全局渐近镇定欠驱动外环子系统，根据brockett必要条件可知，ud与rd中至少有一个是时变光滑的，且二者均不能含有任何未知模型参数。首先，设计理想线速度控制律为
[0098]
ud＝-k1z1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0099]
其中设计参数k1＞0。变换后的镇定误差z1＝xecos(ψ) yesin(ψ)，xe为大地坐标系x轴方向的镇定误差，ye为大地坐标系y轴方向的镇定误差。注意到式(9)中不含式(8)中的未知模型参数，因此可以通过式(9)计算出ud。
[0100]
为了设计不含模型参数的rd，构造lyapunov函数
[0101][0102]
其中常数同时需要按假设1选择设计参数满足从而可以保证
[0103]
沿式(6)对v1求导可得
[0104][0105]
在推导过程中，当为z1z2r与uvr这两项的系数时，将其展开为
[0106]
将式(9)代入式(11)，并结合u＝ud e1，可知v1沿式(3-4)的导数为
[0107][0108]
其中常数
[0109]
通过式(12)可以发现，当线速度制导律跟踪误差e1＝0时，仅通过式(9)所定义的理想线速度制导指令ud，就可以使变量z1和v渐近收敛至原点。因此，所要设计的理想角速度制导指令rd必须使外环子系统余下的变量z2和z3渐近收敛至原点。
[0110]
通过式(9)可知，ud是连续的且不显含时间变量t；由于ud、rd中至少有一个是时变光滑的，因此rd必然要显含时间变量t。为了达到这一目的，定义显含时间变量t的辅助变量ξ：
[0111]
ξ＝z3 tanh(z)
·
sin(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)
[0112]
其中，变量tanh(z)为关于变量z的双曲正切函数。
[0113]
显然，通过式(3-9)可知，ξ不含任何未知模型参数，因此可利用ξ得到不含未知模型参数的理想角速度指令rd，具体形式如下
[0114]
rd＝-k2ξ-tanh(z)
·
cos(t)-(1-tanh2(z))(z1ud z2v)
·
sin(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)
[0115]
其中，变换后的镇定误差z2＝-xesin(ψ) yecos(ψ)，xe为大地坐标系x轴方向的镇定误差，ye为大地坐标系y轴方向的镇定误差。设计参数k2＞0为常数，变量变量ξ＝z3 tanh(z)
·
sin(t)，变换后的航向角镇定误差z3＝ψe，ψe为大地坐标系下的航向角误差。
[0116]
至此，理想线速度ud与理想角速度rd已设计完毕，下面进一步分析它们对外环子系统稳定性的影响。
[0117]
理想速度制导指令ud与rd对外环子系统式(6)的稳定性分析可总结为如下引理1。
[0118]
引理1.当外环子系统速度跟踪误差ei＝0，(i＝1,2)时，即u＝ud和r＝rd作为系统(27)的控制输入，在满足假设1的条件下，如果控制器设计参数满足：
k2＞0，则采用理想线速度制导律式(9)与理想角速度制导律式(14)可以使外环子系统(6)全局渐近稳定。
[0119]
证明：定义lyapunov函数如下：
[0120][0121]
对式(3-11)沿式(3-4)求导，结合ei＝0并将式(12)、式(14)代入可得：
[0122][0123]
其中根据式(6)与u＝ud可知，
[0124]
结合式(12)与式(3-12)可知，与半负定，因此lyapunov函数v1,v2∈l
∞
，变量z1,z2,v,ξ∈l
∞
；从而变量z,ud∈l
∞
。根据定义1与定义2可知，。根据定义1与定义2可知，因此结合式(3-9)可知z3∈l
∞
。将上述结果结合式(9)与式(14)，可知ud,rd∈l
∞
；利用外环子系统式(3-4)可知，
[0125]
因此可以得到：
[0126][0127][0128]
可知一致连续。
[0129]
又因为v2≥0，根据barbalat引理可知，这意味着：
[0130][0131]
由于：
[0132][0133]
因此且
[0134]
注意到变量的导数为：
[0135][0136]
可知一致连续。
[0137]
由于极限存在且有界，利用barbalat引理可得
[0138][0139]
因此
[0140]
将式(14)代入z2rd，并结合式(3-15)可得
[0141][0142]
根据定义2可知，因此可得利用上述结果，将式(3-15)代入式(3-9)可知
[0143]
综上所述，因此式(9)与式(14)所定义的理想速度制导律ud、rd能够全局渐近镇定外环子系统式(6)。证毕。
[0144]
注释2：通过光滑时不变的理想线速度ud使变量z1和v全局渐近收敛；通过引入周期时间函数sin(t)构造变量ξ，用于设计光滑时变的理想角速度rd，使变量z2与z3全局渐近收敛。需要指出，如果rd中不含有时间函数sin(t)，将无法使z2全局渐近收敛。
[0145]
注释3：所设计的理想线速度ud与理想角速度rd是光滑连续的，因此可以直接作为内环子系统的参考指令，用于内环子系统的速度跟踪控制器设计。此外，ud与rd中不含未知模型参数，这意味着模型不确定性对外环子系统没有任何影响。从而这些未知参数仅被隔离在了内环子系统中，可以通过设计实际的自适应控制器对其进行补偿。
[0146]
步骤3：设计参数自适应律，对未知参数进行自适应估计。
[0147]
定义自适应估计信号i＝1,2；j＝1,2,
…
,7为未知参数的自适应估计信号，自适应更新律设计如下：
[0148][0149][0150][0151][0152][0153]
其中自适应设计参数γj＞0，j＝1,2,
…
,7。自适应设计参数控制器设计参数ei为速度指令跟踪误差，其中e1为线速度指令跟踪误差，e2为角速度指令跟踪误差；αi为辅助变量，其中
[0154][0155][0156]
表示ud的导数；控制器设计参数li＞0；为不含位置参数的理想角速度导数信号；为未知参数的自适应估计信号；上述变量的上标或下标i＝1,2，j＝1,2,
…
,7；
[0157]
步骤4：设计自适应控制器，该控制器包括控制推力以及控制力矩，使航行器线速度和角速度跟踪外环系统的理想线速度和角速度，实现整个系统的镇定。计算控制推力τ1以及控制力矩τ2。
[0158]
在获得了外环制导指令后，为内环子系统设计实际控制输入，使内环子系统在模型参数未知时实现对外环子系统生成的理想速度指令的跟踪，进一步保证闭环系统能够实现全局渐近全状态镇定。
[0159]
将式(9)代入式(3-4)并结合式(3-3)，可得系统速度误差方程为
[0160][0161][0162]
将式(9)与式(14)对时间求导可得
[0163][0164][0165]
其中
[0166]
将式(3-9)对时间求导，并将式(14)代入可得
[0167][0168]
通过式(26)-式(28)可知，不含未知模型参数，因此可以直接用于内环子系统反馈控制器的设计中；然而，注意到中的最后一项为由于含有未知模型参数c和d，因此需要将未知项从中
分离出来，并设计自适应控制器对其进行补偿。照此思路，定义分离未知参数项后的辅助角加速度参考信号：
[0169][0170]
从而不含未知模型参数的信号可以直接用于自适应控制器的设计。
[0171]
将式(30)代入式(27)，可将速度误差微分方程改写为
[0172][0173]
从而自适应控制器设计如下：
[0174]
关于第i个控制器(i＝1,2)的控制信号设计为
[0175][0176]
其中，控制器设计参数其中，控制器设计参数为自适应估计信号，ε
t,i
为控制器时间函数，表示关于时间变量t的光滑函数，满足：ε
t,i
＞0，且存在常数使χ表示积分变量。下标i＝1,2。辅助变量定义为：
[0177][0178]
控制器设计参数(i＝1,2)；函数ε
t,i
的具体性质见定义1；为自适应估计变量，按式(24)进行更新，用于补偿未知模型参数对第i个控制器的影响；(j＝1,2,
…
,7)为未知模型参数的自适应估计变量，按式(25)进行更新。
[0179]
可得自适应控制器为
[0180][0181]
注释4：自适应更新律式(24)、式(25)提供了未知参数的自适应估计值，从而可以解决模型参数未知问题。需要说明的是，为了确保能够选取适当的控制器设计参数k1以满足对于未知参数的先验知识仅需满足假设1。
[0182]
步骤4：闭环稳定性分析；
[0183]
欠驱动水下航行器闭环系统稳定性分析由定理1给出。
[0184]
定理1对于式(1)-式(2)所描述的欠驱动水下航行器，利用式(32)-式(34)所设计的自适应控制器，当控制器设计参数满足：(i＝1,2)，(j＝1,2,
…
,7)时，可以使欠驱动水下航行器闭环系统全局渐近稳定，系统的状态可被全局渐近镇
定在目标点ηd＝[xd,yd,ψd]
t
上。
[0185]
证明：考虑速度跟踪误差e1和e2对闭环系统的影响，并将式(12)与式(17)重新代入式(16)，可得：
[0186][0187]
定义lyapunov函数：
[0188][0189]
沿式(26)与式(31)对v3求导，并将式(35)代入可得：
[0190][0191]
将式(33)代入式(37)可得：
[0192][0193]
其中，参数估计误差定义为：
[0194][0195][0196]
定义lyapunov函数：
[0197][0198]
沿式(26)和式(31)对v4求导，并将式(38)以及自适应更新律式(25)代入可得：
[0199][0200]
未知常数的具体定义如下：
[0201][0202]
结合式(40)可知：
[0203][0204]
其中，
[0205][0206]
将控制信号式(32)代入式(43)可得：
[0207][0208]
其中推导过程中利用了关系式以及：
[0209][0210]
由的定义式(41)可知式(44)的第二项满足：
[0211][0212]
注意到可将式(45)改写为：
[0213]
[0214]
定义lyapunov函数：
[0215][0216]
将式(47)沿式(27)与式(31)求导，并将式(42)代入可得：
[0217][0218]
其中，
[0219]
将自适应更新律式(24)代入式(48)可得：
[0220][0221]
其中，
[0222]
由式(41)可知，为有界正常数，因此将式(49)两端在[0,t]上积分可得：
[0223][0224]
定义时间函数根据定义1的性质可知，ε
t,i
(t)＞0，因此由于v5(t)，q(t)，μ均为非负的，则式(50)可重写为：
[0225][0226]
可知v5(t)全局有界，这意味着系统变量z1,z2,z,v,ξ,e1,e2∈l
∞
，且自适应变量根据定义1与定义2可知，根据定义1与定义2可知，然后结合理想速度制导指令式(9)、式(14)与速度跟踪误差e1＝u-ud、e2＝r-rd可知，ud,rd,u,r∈l
∞
。再利用式(26)和式(29)可知因此代入式(28)可知将上述结果结合式(32)、式(33)、式(3-31)可知τi(t)∈l
∞
，从而利用式(27)可知
[0227]
此外，由于v5(t)≥0，利用不等式(51)可以得出：
[0228][0229][0230]
因此可知z1,v,ξ,e1,e2∈l2。利用barbalat引理可得：
[0231][0232]
注意到极限存在且有界，同时满足：
[0233][0234]
因此可知，一致连续。由于利用barbalat引理可得将上述结果结合式(26)可得
[0235]
将rd的定义式(14)代入z2rd并结合式(52)可得：
[0236][0237]
根据定义2可知，因此可得结合式(3-9)与式(52)可得从而可以证明，采用所设计的自适应控制器，可以使欠驱动水下航行器内环子系统跟踪误差渐近收敛，闭环系统全局渐近稳定，证毕。
[0238]
步骤5：仿真验证所提出方法的有效性。
[0239]
该部分通过数字仿真验证算法有效性。
[0240]
选取欠驱动aov模型参数为：m
11
＝155kg，m
22
＝105kg，m
33
＝20kg
·
m2，d
11
＝70kg/s，d
22
＝100kg/s，d
33
＝50kg
·
m2/s；注意以上模型参数仅用于搭建仿真模型，对控制器而言它们是未知的。航行器初始状态为：x(0)＝15m，y(0)＝-20m，ψ(0)＝-0.5rad，u(0)＝0m/s，v(0)＝0m/s，r(0)＝0rad/s。理想位置及航向为：xd＝0m，yd＝0m，ψd＝0rad。
[0241]
定义控制器τ1的参数自适应估计向量为控制器τ2的参数自适应估计向量为控制器设计参数为：k1＝0.09，k2＝0.7，控制器时间函数定义为：ε
t,i
(t)＝0.3e-0.01t
，(i＝1,2)；自适应设计参数为：，(i＝1,2)；自适应设计参数为：γj＝2，(j＝1,2,
…
,7)。
[0242]
仿真验证结果如图2、图3所示。
[0243]
本发明还可提供的一种计算机设备，包括：至少一个处理器、存储器、至少一个网络接口和用户接口。该设备中的各个组件通过总线系统耦合在一起。可理解，总线系统用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线
processing，dsp)、数字信号处理设备(dsp device，dspd)、可编程逻辑设备(programmable logic device，pld)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本技术所述功能的其它电子单元或其组合中。
[0252]
对于软件实现，可通过执行本发明的功能模块(例如过程、函数等)来实现本发明技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。
[0253]
本发明还可提供一种非易失性存储介质，用于存储计算机程序。当该计算机程序被处理器执行时可以实现上述方法实施例中的各个步骤。
[0254]
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。