自律型無人潜水機（AUV）のための時間遅延適応ファジィ非特異的ファスト終端スライディングモード制御モデルフリー制御

科学分野:

• ロボット工学
• 制御システム工学
• 海洋技術

背景:

• 自律型無人潜水機（AUV）は、動的な環境でのナビゲーションとタスク実行のために堅牢な制御を必要とします。
• 従来の​​スライディングモード制御方法は、しばしばチャタリングとモデル依存性に悩まされます。
• 時間遅延制御（TDC）はモデルフリーの摂動除去を提供し、非特異的ファスト終端スライディングモード制御（NFTSMC）は高速収束と特異性回避を提供します。

研究 の 目的:

• AUVのための時間遅延制御（TDC）と統合された新しい適応ファジィ非特異的ファスト終端スライディングモード制御（AFNFTSMC）を開発すること。
• 非線形ダイナミクスと外部摂動に対してAUVの堅牢性と追跡性能を向上させること。
• 制御システムの全体的な安定性と有限時間収束を保証すること。

主な方法:

• 正確なモデルを必要とせずに、システム不確かさと摂動のリアルタイム推定と補償のために時間遅延制御（TDC）を統合すること。
• スライディングモード制御に共通するチャタリング現象を軽減し、スムーズな制御入力を保証するために、適応ファジィ論理システムを実装すること。
• 提案されたAFNFTSMC-TDCスキームの全体的な安定性と有限時間収束特性を厳密に証明するために、リアプノフ安定性理論を適用すること。

主要な成果:

• 提案されたAFNFTSMC-TDCコントローラは、従来の​​方法と比較して、強化された堅牢性と優れた追跡性能を示します。
• 統合されたファジィ論理システムは、制御信号のチャタリングを効果的に抑制し、よりスムーズなAUVの動きにつながります。
• Delphin2 AUVモデルを使用した数値シミュレーションは、外部摂動の処理と有限時間収束の達成におけるコントローラの有効性を確認します。

結論:

• 新しいAFNFTSMC-TDCスキームは、AUVの堅牢で正確な制御のための効果的なソリューションを提供します。
• コントローラのモデルフリーの性質と適応能力は、予測不可能な環境条件を持つ実世界のAUVアプリケーションに適しています。
• 検証された安定性と性能は、AUVの自律性を向上させるためのこの制御戦略の可能性を強調しています。