ファジー適応拡張状態オブザーバーに基づくAUV軌道追跡のための耐踏み台制御

このホワイトペーパーでは、ファジーアダプティブエクステンデッドステートオブザーバー（FAESO）に基づく出力フィードバックファジーアダプティブダイナミックサーフェスコントローラー（FADSC）が、外乱、パラメーターの不確実性、測定の注意、アクチュエータの存在下で自律的な水中車両（AUV）システムに対して提案されています障害。ファジーロジックシステムは、オブザーバーとコントローラーの両方に組み込まれ、システム全体の適応性を向上させます。AUVシステムのダイナミクスは、外部障害とパラメーターの不確実性を考慮して、最初に確立されます。動的モデルに基づいて、ESOは、オブザーバーの帯域幅を調整するファジーロジックシステムと組み合わされており、システム状態とコントローラーの塊の妨害の両方を適応的に推定するだけでなく、測定音の影響を減らすために開発されています。次に、DSCは、ローパスフィルターの時定数を調整するファジーロジックシステムとともに、AUVシステムのFAESOの推定を使用して設計されます。システム全体の漸近安定性は、時間領域におけるLyapunovの直接的な方法を通じて分析されます。比較シミュレーションは、外部の乱れ、パラメーターの不確実性と測定ノイズ、さらには設計プロセスでは考慮されていないアクチュエータの断層を考慮した他のオブザーバーやコントローラーと比較して、提案された方法の有効性と利点を検証するために実装されています。結果は、提案された方法が、精度、堅牢性、エネルギー消費を追跡するという点で他の方法よりも優れていることを示しています。

In this paper, an output-feedback fuzzy adaptive dynamic surface controller (FADSC) based on fuzzy adaptive extended state observer (FAESO) is proposed for autonomous underwater vehicle (AUV) systems in the presence of external disturbances, parameter uncertainties, measurement noises and actuator faults. The fuzzy logic system is incorporated into both the observers and controllers to improve the adaptability of the entire system. The dynamics of the AUV system is established first, considering the external disturbances and parameter uncertainties. Based on the dynamic models, the ESO, combined with a fuzzy logic system tuning the observer bandwidth, is developed to not only adaptively estimate both system states and the lumped disturbances for the controller, but also reduce the impact of measurement noises. Then, the DSC, together with fuzzy logic system tuning the time constant of the low-pass filter, is designed using estimations from the FAESO for the AUV system. The asymptotic stability of the entire system is analyzed through Lyapunov's direct method in the time domain. Comparative simulations are implemented to verify the effectiveness and advantages of the proposed method compared with other observers and controllers considering external disturbances, parameter uncertainties and measurement noises and even the actuator faults that are not considered in the design process. The results show that the proposed method outperforms others in terms of tracking accuracy, robustness and energy consumption.