海洋智能无人系统技术：水平面速度和位置控制

由于AUVXX在航行器前后分别装有两个横向隧道式推进器，在水平面内装有两个主推进器（右舷和左舷），分别产生了转弯所需的x方向力和机动所需的y方向力。因此，速度和位置控制器都是在水平面上设计的。

航速控制是在固定偏航角和水深的情况下跟踪期望的首摇速度，常用于水下航行器的长距离转移。在完成某些水下任务之前，航行器需要经历长时间的航行才能到达目的地。在本节中，速度控制是基于前面介绍的控制算法在首摇中的前向速度控制器，其目的是使航行器在固定偏航角和深度等良好稳定的状态下以期望的速度进行传输。

位置控制使航行器能够执行各种位置保持功能，例如保持稳定的位置以执行特定任务，遵循规定的轨迹来搜索丢失的物体或寻找物体。当航行器在水下执行诸如电缆敷设、大坝安全检查和扫雷等任务时，精确的位置控制是非常需要的。为确保AUVXX完成避障、目标识别、水雷对抗等工作任务，分别设计了横荡、纵荡、首摇和深度控制器，使AUVXX能够在固定深度潜行、按预期方向航行、驶向给定地点和跟踪给定轨道等。

图10.4显示了位置和速度的控制过程。对于第i个自由度的位置控制，控制输入是位置误差和位置误差的变化率，即从运动传感器获得的速度；而对于速度控制，速度误差和加速度是控制输入，因为AUVXX不需要配备IGS来获取航行器的加速度，所以加速度在每个控制步骤中通过速度的微分来计算。(www.xing528.com)

图10.4　位置和速度控制回路