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弱通信条件下基于MPC与融合状态估计的多UUV编队控制方法
弱通信条件下基于MPC与融合状态估计的多UUV编队控制方法
摘要：近年来，无人水下航行器（UUV）编队控制方法的研究逐渐受到关注。然而，在水下环境中，通信信号受到限制，传统的编队控制方法往往无法在弱通信条件下实现准确的控制。因此，本文提出了一种基于MPC（模型预测控制）与融合状态估计的多UUV编队控制方法，用于应对弱通信条件下的水下编队控制问题。
1.引言
随着无人水下航行器（UUV）技术的快速发展，UUV编队控制已成为水下探索、海洋资源开发等领域的关键技术之一。传统的UUV编队控制方法通常依赖于全局的通信网络，然而，在水下环境中，通信信号受到各种干扰和限制，因此，传统方法的可行性受到了限制。
2.相关工作
为了克服弱通信条件下的控制问题，一些研究者提出了利用局部通信网络进行编队控制的方法。然而，这些方法往往需要依赖于节点之间的准确位置信息，而位置信息的获取也需要通信。
3.MPC与状态估计
MPC是一种常用的控制方法，可以通过预测未来一段时间内的状态来选择最优控制策略。然而，在弱通信条件下，节点之间的位置信息无法准确获取，因此需要使用状态估计方法来估计节点的位置和速度等状态信息。
4.多UUV编队控制方法
本文提出的多UUV编队控制方法包括两个关键步骤：MPC控制和状态估计。首先，通过MPC控制方法设计具有最优控制策略的轨迹。然后，通过融合状态估计方法，估计节点的位置和速度等状态信息。最后，将估计的状态信息输入到MPC控制中，实现多UUV编队的控制。
5.实验验证与性能评估
为了验证所提方法的有效性和性能，进行了一系列的仿真实验。实验结果表明，所提出的方法在弱通信条件下具有较好的控制性能，能够保持编队的稳定性和一致性。
6.结论
本文提出了一种基于MPC与融合状态估计的多UUV编队控制方法，用于应对弱通信条件下的水下编队控制问题。通过实验证明，该方法具有较好的控制性能和鲁棒性，可在实际应用中发挥重要作用。未来的研究可以进一步优化方法的性能，并考虑更多实际问题的约束条件。
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