一、科研喜报

近日，台州市科学技术局正式发布关于2024年台州市科技计划项目（工业类）暨“十链百题”攻关项目立项名单，杭州电子科技大学天台数字产业研究院副院长郭龙川博士申报的“基于 Backstepping 技术的水下机器人控制系统研究”项目获准立项。本次市级科技计划项目的立项，是我院在重大科技专项的又一次突破。

二、项目简介

本项目，针对水下AUV机器人推进系统受到外界干扰和非线性特性导致状态保持控制效果不佳等问题，提出一种基于动静态增益Backstepping技术的水下机器人推进系统控制策略，主要研究内容如下：

（1）水下机器人具备六自由度的耦合随机非线性特性，使水下机器人的控制研究变的异常复杂。本项目提出一种质心模型方法，将六自由度的系统转化为三自由度的质心系统，该方法大大简化了水下机器人的控制器设计和控制计算难度。

（2）针对具有随机非线性特性的水下机器人推进系统，研究其状态保持控制问题，去掉原来苛刻的函数增长条件，引入宽松的增长条件，使控制方法符合一般的工况。针对系统的状态不可测问题设计一种高增益观测器，在引入系统的误差动态方程之后，引入坐标变换思路，将系统的控制器设计问题转化为参数计算问题。在稳定性分析中利用伊藤微分公式结合 Backstepping 控制方法构造一组Lyapunove 函数和虚拟控制器确保系统在全局范围内依概率渐进稳定。

（3）针对随机干扰和控制器连续工作对水下机器人推进系统控制和续航里程产生影响等问题。项目引入伯努利概率分布原理，结合 Backstepping 控制策略，设计 Backstepping 概率增益控制器，达到良好的控制效果，延长水下机器人推进器运行的续航里程，机器人的执行器从连续工作变成间歇工作，并且控制效果得到增强。

（4）通过Backstepping 技术得到水下机器人推进系统的控制器之后，分别将输出反馈控制器和概率增益控制器应用到实际水下机器人推进系统的控制过程中，检验本项目控制策略的有效性。

三、项目负责人简介

郭龙川

副教授、博士（后）、硕导

入选学校首批“钱江学者”，杭州市高层次人才D类(市级领军人才)，军工安防领域研究员级高级工程师。浙江大学控制科学与工程专业博士后，博士毕业于中国石油大学(北京)控制科学与工程专业，美国University of Texas at San Antonio访问学者。中国自动化学会会员，中国人工智能学会会员，《海洋工程装备与技术》期刊青年编委。

现主要从事工业机器人、深海装备、工业网络控制系统等领域的研究；专注于机器学习、人机交互和机器视觉等相互关联的前沿基础研究。主持项国家自然科学基金、浙江自然科学基金等多个国家级和省部级项目，参与多项国家及浙江省重点研发计划。在工业自动化及智能控制领域发表高水平学术论文30余篇，出版学术专著1部。