海洋中尺度涡旋观测任务中的水下滑翔机协同控制策略-机器人-中国.PDF
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第40 卷第1 期 机器人 ROBOT Vol.40, No.1
2018 年1 月 Jan., 2018
DOI :10.13973/j.cnki.robot.170298
海洋中尺度涡旋观测任务中的水下滑翔机协同控制策略
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赵文涛 ,俞建成 ,张艾群
(1. 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁 沈阳 110016; 2. 中国科学院大学,北京 100049)
摘 要:为了实现以水下滑翔机为平台,组队进行海洋中尺度涡旋的采样观测任务,提出了一种水下滑翔机
队形协同控制方法.该控制方法可以使滑翔机能够完成以涡旋中心为圆心的预定圆形轨迹的循迹采样,同时在采
样过程中能够使滑翔机保持任意预定的相对位置关系.首先,利用极坐标系对滑翔机的队形参数进行建模;然后
根据队形参数提出对应的能量方程;最后通过最小化能量方程的导函数,制订相应的水下滑翔机航向控制律.通
过建立仿真系统并对不同的轨迹参数进行仿真,在涡旋中心恒速运动和变速运动的情况下,载体均实现了对涡旋
区域内不同半径圆形轨迹的跟踪采样观测任务,证明了该方法能够满足圆形预定轨迹上滑翔机队形保持的要求,
为进行海洋中尺度涡旋区域组队观测采样提供了一种有效的队形控制方法.
关键词:水下滑翔机;海洋中尺度涡旋;协同控制;能量函数
中图分类号:TP242.6 文献标识码:A 文章编号:1002-0446(2018)-01-0000-10
The Cooperative Control Strategy for Underwater Gliders in Ocean
Mesoscale Eddies Observation Task
ZHAO Wentao12 ,YU Jiancheng1 ,ZHANG Aiqun1
(1. State Key Laboratory of Robotics, Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China;
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
Abstract: To complete the sampling observation task in the mesoscale eddy region with underwater gliders platform, a
cooperative control method for underwater gliders is proposed. Using the control method, underwater gliders can follow and
sample the predefined circular trajectories with origin being the eddy center, and maintain any kind of predefined relative
position during the sampling process. Firstly, the polar coordinate system is used for modeling the formation parameters of
underwater gliders. Then the
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