Сравнительный анализ систем управления ориентацией необитаемого подводного аппарата на основе углов Эйлера-Крылова и кватернионов

Abstract

Для решения задачи управления ориентацией необитаемого подводного аппарата (НПА) рассматриваются два подхода: углы Эйлера-Крылова и аппарат кватернионов. В работе произведён синтез законов управления для обоих методов, реализованы детализированные модели в среде динамического моделирования SimInTech. Осуществлён анализ и сравнение методов по ключевым показателям: времени переходного процесса, перерегулированию. Показано принципиальное преимущество кватернионного подхода -отсутствие кинематических сингулярностей (гимбал-лока), что обеспечивает глобальную работоспособность системы во всём диапазоне углов ориентации. Намечены перспективы совершенствования системы управления НПА посредством добавления сигма-точечного фильтра Калмана для работы в условиях неполных и зашумлённых измерений