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用于远程操作车辆预测站保持的波诱导扰动的实验验证( Experimental Validation of Wave Induced Disturbances for Predictive Station Keeping of a Remotely Operated Vehicle )
Kyle Liam Walker Roman Gabl Simona Aracri Yu Cao Francesco Giorgio-Serchi
预测控制方法可以显著改善无人水下航行器的性能，特别是在浅水环境或自由水面附近，这些环境中波浪引起的扰动的大小与航行器的特征惯性相当。为了便于采用这些方法，需要快速估计作用在车辆上的水动力的时间演变。为此，我们在一个带有遥控潜水器的波浪槽中进行了实验，以验证线性波浪理论(LWT)在捕获浪涌、升沉和俯仰波浪诱导力和力矩的时间历程方面的应用。对不同的海况进行了验证，与实验测量值相比，重建的平均相关系数为0.9138,显示了最大归一化平均误差偏差在喘振力和升沉力方面分别为0.16和0.27,在俯仰力矩方面为0.34。然后，通过将预测负荷合并到模型预测控制器中，评估采用实时波浪扰动预测进行预测控制的有效性。结果表明，与标准PD控制器相比，平均均方根位置误差降低了47.32%。这表明可以对ROV上的波浪力和力矩进行精确的、接近实时的预测，为开发更适合恶劣环境下工作的基于模型的预测控制策略奠定了基础。
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