Region-Searching of Multiple Autonomous Underwater Vehicles: A Distributed Cooperative Path-Maneuvering Control Approach
Region-Searching of Multiple Autonomous Underwater Vehicles: A Distributed Cooperative Path-Maneuvering Control Approach
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多个自主水下航行器的区域搜索：一种分布式协作路径操纵控制方法
DOI：
10.3390/jmse9040355
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发表时间：
2021-03
影响因子：
2.9
通讯作者：
Xiao Liang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tao Chen;Xingru Qu;Zhao Zhang;Xiao Liang
针对多自主水下机器人在动力学不确定性和海流共同作用下的区域搜索问题，提出了一种分布式协同路径机动控制方法。主要贡献如下：（1）首次提出了基于交错运动和三角函数的覆盖路径规划设计方法，生成多条参数化路径，保证区域搜索一次成功完成;（2）结合滑模和自适应技术，采用纵荡运动和偏航运动的分布式机动控制律，驱动机器人跟踪指定路径，提高了机器人的协同机动性能;（3）利用图论的方法，提出了基于分布式信号转发器的路径参数同步一致性协议，并成功地应用于编队构形的保持。通过直接李雅普诺夫方法分析了闭环信号的全局渐近稳定性，并在WL-Ⅱ上进行了仿真研究，以说明所提出的路径机动控制方法的显著性能。
In this article, a distributed cooperative path-maneuvering control approach is developed for the region-searching of multiple autonomous underwater vehicles under both dynamic uncertainties and ocean currents. Salient contributions are as follows: (1) by virtue of boustrophedon motions and trigonometric functions, the coverage path-planning design is first proposed to generate multiple parameterized paths, which can guarantee that the region-searching is successfully completed by one trial; (2) combining with sliding mode and adaptive technique, distributed maneuvering control laws for surge and yaw motions are employed to drive vehicles to track the assigned paths, thereby contributing to the cooperative maneuvering performance with high accuracy; (3) by the aid of graph theory, the distributed signal observer-based consensus protocols are developed for path parameter synchronization, and successfully apply to maintain the desired formation configuration. The globally asymptotical stability of the closed-loop signals is analyzed via the direct Lyapunov approach, and simulation studies on WL-II are conducted to illustrate the remarkable performance of the proposed path-maneuvering control approach.
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DOI：
10.1002/9781119575016
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期刊：
--
影响因子：
--
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T. Fossen
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