LOS引导算法的UUV航行控制

中国船舶重工集团公司第七一五研究所 陈 俊

UUV在水下航行时，需要对其深度和航向进行控制。相对于定航向控制，定深控制更为复杂，通常需要对其俯仰角进行控制以达到控制深度的目的。针对定航向控制和定深航行中俯仰角难以控制的问题，使用LOS引导算法，为俯仰角的控制提供参考角度，使用改进的PID控制算法对其航向、深度进行控制，并结合模型，在Matlab中对设计的引导算法和控制控制算法进行仿真验真，结果表明，引入了LOS引导算法的PID控制器具有良好的控制性能。

无人水下自主航行器（UUV）是一种能够在水下自主航行的航行体，综合了耐高压材料技术、高速动（静）密封技术、自主控制技术、水下目标定位技术、声纳及图像识别技术等技术，能够根据搭载的任务系统的不同执行不同的任务。在军用方面，UUV已成为反潜战、水雷与反水雷战、水下载荷投送、侦查与识别的重要载体，多国海军已有成型的装备列装部队。而民用方面，UUV也被应用在海洋资源勘探、水下救援、海洋石油开发、水下通信等领域，促进了海洋经济的发展。鉴于其在军事及民用方面广阔的应用场景，UUV近年来一直是各国科研技术人员研究的重点。

UUV在自主航行过程中，通常需要根据任务设定保持一定的速度，在某一深度沿着某个指定方向航行，这对UUV的自主航行能力提出了很高的要求。UUV控制系统设计的主要难点在于：系统模型高度非线性、波浪和海流的随机性、强耦合性、强时滞性、运动学和动力学参数不确定性等，因此航行控制问题较为复杂。……