Robust fixed-time H∞ tracking control of UUVs with partial and full state constraints and prescribed performance under input saturation

控制理论(社会学) 反推 李雅普诺夫函数 稳健性(进化) 超调(微波通信) 自适应控制 计算机科学 数学 数学优化 非线性系统 控制(管理) 量子力学 电信 基因 生物化学 物理 人工智能 化学
作者
Haitao Liu,Zhenghong Qi,Jianbin Yuan,Xuehong Tian
出处
期刊:Ocean Engineering [Elsevier BV]
卷期号:283: 115023-115023 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.oceaneng.2023.115023
摘要

In this paper, a fixed-time tracking control problem for an unmanned underwater vehicle (UUV) is investigated in the case of strong external sudden disturbances, model uncertainty, time-varying disturbances and specified performance constraints. First, a modified barrier Lyapunov function (QABLF) is proposed to increase applicability by introducing the standard quadratic Lyapunov function (QLF) and the logarithmic asymmetric barrier Lyapunov function (ABLF). The QALBF has two types and can be constructed to avoid violations of full and partial state constraints by parameter modification. Second, adaptive antisaturation appointed-time prescribed performance functions (APPFs) are introduced in the QABLF for the first time to relax the overshoot restriction and reduce the effect of input saturation on the performance constraint. Third, based on the backstepping method, a robust H∞ control strategy is developed to address strong, sudden disturbances. An auxiliary variable is designed to compensate for input saturation. Next, an improved adaptive radial basis function neural network (ARBFNN) is proposed to match the time-varying disturbances and model uncertainty. Finally, composite robust fixed-time control is achieved with high robustness and transient performance, which guarantees that the closed-loop system is fixed-time convergent. Moreover, the feasibility of the proposed controller is verified by Lyapunov analysis and numerical simulation.
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