Control of the Underwater Vehicles with Incomplete Information about the Model of Motion of the Exogenous Disturbances

The authors of the paper propose an approach to the control of the underwater vehicles, the mathematical model of which is known with a certain degree of accuracy, namely, its linear part. The proposed approach is based on the use of the estimates of the phase coordinate of the control object, and the estimates of the unknown external disturbances, which represent a collection of the external influences, and incomplete information about the model of the control object. The authors of this paper propose the filtering algorithms, based on separation of the residuals of the high and low frequency components and allow us to recover not only the phase coordinates of the movement, but the unknown perturbations. The paper also offers control algorithms for the underwater vehicles based on the use of not only estimates of the movement coordinates, but also the estimates of the unknown disturbances, obtained due to the filtering algorithms. Compared with the classical control laws, these algorithms allow us to significantly improve the quality control of the modern underwater vehicles. The paper contains a smoothing algorithm of the signal applied to the controller. This can significantly reduce the load on the governing bodies and thereby improve their performance. Conducted on the example of a non-planar motion of an underwater vehicle described by a complex system of nonlinear differential equations under the action of a slowly varying wave disturbances and modeling, the experiments confirm RA-combat capability proposed in the paper algorithms for filtering and control.

математические модели движения и возмущения, обитаемые и необитаемые подводные аппараты, алгоритмы фильтрации с различными способами обработки невязок, интегральные невязки, восстановление фазовых координат и внешних воздействий, mathematical model of movements and disturbances, remotely operated underwater vehicle, autonomous underwater vehicle, filtration algorithms with different processing methods of residuals, integral residuals, recovery of phase coordinates and external actions

1. Sage A. P., Melsa J. L. Estimation Theory with Applications to Communications and Control., McGraw-Hill, New York, 1971.

2. Sage A. P., Melsa J. L. System Identification. Academic Press Inc., New York, 1970.

3. Коуэн К. Ф. Н., Грант П. М. Адаптивные фильтры. М.: Мир, 1988.

4. Джонсон С. Теория регуляторов, приспосабливающихся к возмущениям. В кн. Фильтрация и стохастическое управление в динамических системах / Под ред. Леондеса К. Т. М.: Мир, 1980. 406 с.

5. Мартин У., Стабберуд А. Процесс обновления в задачах идентификации. В кн. Фильтрация и стохастическое управление динамических системах / Под ред. Леондеса К. Т. М.: Мир, 1980. 406 с.

6. Тарасов Н. Н., Тахтамышев М. Г. Алгоритмы получения несмещенных оценок при действии неизвестных внешних возмущений // Проблемы управления. 2012. № 6.

7. Клячко Л. М., Тарасов Н. Н., Острецов Г. Э. Алгоритмы фильтрации с интегральными невязками при управлении судном в условиях развитого волнения // Морской вестник. 2014. № 1 (49).

8. Евланов Л. Г. Контроль динамических систем. М.: Наука, 1979. 430 с.

9. Сейдж Э. П. Оптимальное управление системами. М.: Радио и связь, 1982.

10. Леондес К. Т. Современная теория систем управления. М.: Наука, 1970.

11. Казаков И. Е., Артемьев В. М. Оптимизация динамических систем случайной структуры. М.: Наука, 1980.

12. Шлейер Г. Э., Борисов В. Г. Управление движением морских и речных судов. М.: ИЛУ, 1981.

13. Лукомский Ю. А., Корчанов В. М. Управление морскими подвижными объектами. СПб: Элмор, 1996.