В настоящее время для решения различных исследовательских задач в водных просторах, таких как исследование дна, рельефа, различных подводных сооружений, инспекция и обслуживание разного рода технических сооружений, видео и фото съемка, интенсивно используются подводные автономные необитаемые аппараты (АНПА). Поскольку АНПА существуют различных типов, конструкций, разрабатываются во многих организациях самостоятельно, актуальным является изучение различных вопросов, связанных с управлением АНПА. Особое внимание интересно уделить вопросам управления сложными движениями в трёхмерном пространстве, необходимость в которых может возникнуть, например, при обхождении препятствий. Основной целью данной работы являлась разработка законов управления на траектории, задаваемых желаемыми координатами объекта и курсом, с учётом возможного действия на объект кусочно-постоянных возмущений, в том числе на основе не полностью измеренного вектора состояния. Для этого в работе выполнена реализация известного подхода к управлению АНПА на траектории в предположении, что известен весь вектор измерений, предложенного в работе [1] и основанного на технике backstepping. В работах [2], [3] предложены иные варианты управления АНПА на траектории с теми же предположениями, в том числе обсуждается возможность использования расширенного фильтра в контуре обратной связи. В данной работе предложены модификации управления, представленного в работе [1] для подавления действия кусочно-постоянных возмущений, в том числе использован расширенный фильтр Калмана для оценки вектора состояния в условиях, когда не все компоненты вектора состояния доступны измерению.
В процессе выполнения научно-исследовательской практики была достигнута поставленная цель – реализован известный подход в соответствии со статьёй [1], на его основе реализован модифицированный вариант управления путём введения в систему управления расширенного фильтра Калмана для оценивания переменных состояния, а также обеспечена возможность подавления кусочно-постоянных возмущений, выполнен анализ результатов. Анализ вычислительных результатов показывает, что представленные варианты управлений для разных условий функционирования обеспечивают движение вдоль траектории с учётом поставленных требований – в случае, когда вектор состояния измеряется не полностью, а также на объект действуют кусочно-постоянные возмущения.
Таким образом, в работе получены следующие результаты:
1) Реализован известный подход для синтеза управления на траектории, основанный на использовании техники backstepping, для конкретной модели подводного объекта;
2) Предложены способы для модификации указанного подхода для подавления кусочно-постоянных возмущений, в том числе с использованием расширенного фильтра Калмана в качестве наблюдателя;
3) Проверка работоспособности предложенных законов управления выполнена в среде MATLAB-Simulink, для этого сформированы необходимые Simulink-модели, на основе которых выполнены вычислительные расчёты.
