解决欠驱动自动水下航行器（AUV）的轨迹规划和跟踪控制的组合问题

资 源 简 介

解决欠驱动自动水下航行器（AUV）的轨迹规划和跟踪控制的组合问题

详 情 说 明

欠驱动自动水下航行器（AUV）的轨迹规划和跟踪控制组合问题是一个极具挑战性的研究领域，主要因为AUV在水下环境中面临复杂的动力学特性和环境扰动。由于AUV通常缺少横向和垂向的独立推进器，这种欠驱动特性使得其控制策略需要特殊设计。

轨迹规划部分需要考虑水流的动态变化、障碍物规避以及能量消耗优化等因素。常见的解决方案包括采用改进的A*算法、快速随机探索树（RRT）等路径搜索方法，结合流体动力学模型生成可行的三维轨迹。

跟踪控制则需要解决欠驱动系统下的位姿稳定问题。典型方法包括反步控制、滑模控制等非线性控制策略，这些方法能够有效处理系统模型的不确定性和外部扰动。近年来，模型预测控制（MPC）与强化学习的结合方案展现出良好的适应性，能在线优化控制参数。

组合问题的核心在于建立轨迹规划与跟踪控制的协同机制。分层式架构是主流解决方案，上层规划器生成参考轨迹，下层控制器完成轨迹跟踪，两者通过实时信息交互实现闭环控制。关键挑战在于处理规划与控制的时延差异，以及在不完全观测环境下的决策优化。