水下機(jī)器人在水下工程領(lǐng)域正發(fā)揮著越來越重要的作用。但是，水下機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境非常復(fù)雜，導(dǎo)致其水下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呈現(xiàn)出很強(qiáng)的非線性。同時(shí)，由于水下機(jī)器人需要完成多種使命，不同的作業(yè)使命需要搭載不同的模塊，這也勢(shì)必導(dǎo)致水下機(jī)器人系統(tǒng)的模型發(fā)生較大的變化。為了克服這些問題，必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制器，使水下機(jī)器人對(duì)于這些未建模的干擾和模型誤差具有一定的適應(yīng)能力。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于其本身所具有的學(xué)習(xí)、非線性映射以及并行處理能力，使得其在飛機(jī)飛行控制、機(jī)器人控制以及化工過程控制等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。在水下機(jī)器人控制中，美國(guó)夏威夷大學(xué)的。yuh教授提出了一種基于自回歸自適應(yīng)算法的水下機(jī)器人神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，該控制算法不需要獲得系統(tǒng)的任何先驗(yàn)信息，直接進(jìn)行在線自適應(yīng)控制，控制輸入如所示。
2）系統(tǒng)魯棒性仿真為了測(cè)試微分項(xiàng)系數(shù)kd對(duì)系統(tǒng)魯棒性的影響，令kd= 0，同時(shí)，在t =200s時(shí)（采樣時(shí)間為100ms）在系統(tǒng)的輸入端加入階躍干擾au=200nm（相當(dāng)于水下機(jī)器人航行過程中受到平穩(wěn)海流的干擾），控制的目標(biāo)是使水下機(jī)器人的航向保持恒定，系統(tǒng)輸出如所示，相應(yīng)控制信號(hào)如所示。由圖中可以看出，由于干擾的作用，系統(tǒng)的航向產(chǎn)生持續(xù)震蕩無(wú)法達(dá)到穩(wěn)態(tài)，當(dāng)au> m時(shí)，系統(tǒng)發(fā)散。如果自適應(yīng)過程的評(píng)價(jià)函數(shù)采用式（6），并令kd=0.15，系統(tǒng)的輸入信號(hào)仍為階躍輸入，在t =200s下機(jī)器人的航向1跟蹤給定的軌跡為了得到kbli時(shí)在系充的輸入端加入階躍擾動(dòng)hawmmnet m，系統(tǒng)輸出如所示，相應(yīng)控制信號(hào)如所示，可以看出，在干擾的環(huán)境下，由于微分項(xiàng)的引入，控制器的參數(shù)經(jīng)過平穩(wěn)的自適應(yīng)過程，最終使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，在干擾的情況下，仍能夠維持系統(tǒng)的航向保持不變。顯然，由于微分項(xiàng)的引入，改善了系統(tǒng)對(duì)于外擾的魯棒性，這與上一節(jié)的理論分析結(jié)果一致。
本文將基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)逆控制與水下機(jī)器人的控制問題結(jié)合起來，構(gòu)建了水下機(jī)器人的間接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)逆控制系統(tǒng)，在自適應(yīng)過程中，由于微分項(xiàng)的引入，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力。
擾動(dòng)情況系統(tǒng)的輸出響應(yīng)
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