水下机械手研究进展
肖华平,李翰林,刘书海

Review of underwater manipulators
Huaping XIAO,hanlin LI,Shuhai LIU
表 5 水下机械手运动控制方式对比
Tab.5 Comparison of motion control methods of underwater manipulators
控制方式轨迹跟踪误差/rad适用条件优点缺点或存在问题
PID控制10−1~10−2适用于简单、线性系统,或对控制精度要求不高的场景,如简单的抓取操作结构简单、鲁棒性好、可靠性高系统自适应性差、抗干扰能力弱;在水下复杂环境中,PID参数调整困难
自适应控制10−2~10−3适用于模型不确定性高、存在外部扰动和参数变化的系统能够对建模参数进行估计、适应力强、鲁棒性好实现复杂、计算量较大,对系统动态特性要求较高且须对系统模型有一定了解
滑模控制10−2~10−3适用于强非线性系统,对快速响应和鲁棒性要求高的场景,如水下应急操作鲁棒性强、对参数变化和扰动不敏感、快速响应滑模面和控制律设计复杂,存在抖振、收敛速度不快、具有奇异性等问题
模糊控制10−2~10−3适用于难以建立精确数学模型的系统,如水环境条件复杂,参数难以精确测定不依赖精确数学模型,设计灵活、鲁棒性强系统控制精度有限,极其依赖经验总结,动态适应性较差
神经网络控制10−2~10−3适用于复杂非线性系统,尤其是需要自适应和学习能力的场景,如设备维修、安装具有很强的适应性和学习能力机理复杂、参数调节困难,需要大量数据和计算资源;存在过拟合问题,对数据噪声敏感
复合控制10−2~10−5适用于需要高精度控制且存在可测量扰动的系统融合各种控制优势,控制精度高、适应性强系统参数较多,各种控制之间的融合需要相互协调