CN113342010A - 一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，包括路径跟踪制导模块用于计算水下滑翔机的给定纵向速度、俯仰角速度以及纵向跟踪误差；协同模块用于计算水下滑翔机的协同路径参数信息；低频学习与模糊控制模块用于计算纵向速度误差、俯仰角速度误差的估计值；动力学控制模块用于计算水下滑翔机在纵向、俯仰方向运动的控制参数；自触发事件模块用于设计触发条件，判断是否满足触发条件，当满足触发条件时，水下滑翔机之间进行信息交互并计算下一触发时间；通信网络用于建立水下滑翔机之间进行信息传递的通信结构。应用于多水下滑翔机并实现协同潜水控制，通信策略采用自触发通信，大大减少了因不间断通信带来的不必要的机载能量消耗。

Description

一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统

技术领域

本发明涉及水下滑翔机控制领域，尤其涉及一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统。

背景技术

在过去几十年里，随着自主海洋航行器的迅速发展，其运动控制问题一直是众多学者研究的热点。水下滑翔机通过搭载不同功能的传感器执行海洋任务，由于载荷能力弱、航速低，所以单台水下滑翔机的观测或探测功能相对单一，单位时间的作业范围非常有限。多水下滑翔机以集群的形式协同作业可大大提高其执行复杂任务的综合能力，将成为未来近海岸及深远海移动观测与探测的重要技术手段之一，也是水下滑翔机的必然发展趋势。

目前，在水下滑翔机的路径跟踪控制方面，已有学者提出了许多可行的路径跟踪控制方法，但现有控制方法仍存在以下问题：

第一，现有水下滑翔机协同潜水控制方案通常采用周期性通信策略，而在实际水下作业时，水下滑翔机通常采用水声信道进行通信。由于水声通信具有窄带宽、高噪声、长延迟等问题，使得缺乏有效的通信链路成为多水下滑翔机协同面临的一个重要挑战。

第二，现有水下航行器控制研究大多局限于单水下航行器控制，但是由于水下航行器存在载荷能力弱、航速低等特点，使得单台海洋航行器的观测或探测功能相对单一，单位时间的作业范围非常有限。

第三，现有水下滑翔机动力学系统存在模型不确定性、输入受限和海洋环境扰动等问题，使得水下滑翔机在沿参数化路径运动时存在一定的难度。

发明内容

本发明提供一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，以克服上述技术问题。

一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，其特征在于，包括通信网络、水下滑翔机、路径跟踪制导模块、协同模块、低频学习与模糊控制模块、动力学控制模块、自触发事件模块，

路径跟踪制导模块用于获取水下滑翔机的位置、航向、速度以及给定路径信息，计算水下滑翔机的给定纵向速度、俯仰角速度以及纵向跟踪误差；

协同模块用于获取水下滑翔机的邻居的路径参数和纵向跟踪误差信息，计算水下滑翔机的协同路径参数信息；

低频学习与模糊控制模块用于获取给定纵向速度、俯仰角速度，水下滑翔机的纵向速度和俯仰角速度，计算纵向速度误差、俯仰角速度误差的估计值；

动力学控制模块用于获取给定纵向速度、俯仰角速度，纵向速度误差、俯仰角速度误差的估计值，有界权值，计算水下滑翔机在纵向、俯仰方向运动的控制参数；

自触发事件模块用于获取水下滑翔机在当前触发时间的基于自身估计的路径参数、基于邻居水下滑翔机估计的路径参数，设计触发条件，判断是否满足触发条件，当满足触发条件时，水下滑翔机之间进行信息交互并计算下一触发时间；

通信网络用于建立水下滑翔机之间进行信息传递的通信结构；

路径跟踪制导模块共三个输入端，其中两个输入端分别与水下滑翔机的输出端、协同模块的一个输出端相连，第三个输入端为给定的参考路径信号，路径跟踪制导模块的两个输出端分别与自触发事件模块的输入端、动力学控制模块的一个输入端相连；

协同模块的三个输入端分别与路径跟踪制导模块的一个输出端、通信网络的输出端和经过触发后的自触发事件模块相连；

低频学习与模糊控制模块的两个输入端分别与路径跟踪制导模块的一个输出端、水下滑翔机的输出端相连；低频学习与模糊控制模块的输出端与动力学控制模块的一个输入端相连；

动力学控制模块的输出端与水下滑翔机的输入端相连；自触发事件模块的输出端与触发开关相连。

优选地，计算水下滑翔机的给定纵向速度、俯仰角速度以及纵向跟踪误差是通过公式(1)、(2)进行计算，

x_ie＝[x_i-x_id(χ_i)]cosθ_id-[z_i-z_id(χ_i)]sinθ_id (2)

其中，x_i、z_i为水下滑翔机的位置信号，θ_i为航向信号，u_i、q_i为速度信号以及x_id、z_id为给定路径信号，u_iu、q_iq与θ_iθ分别为给定纵向速度信号、俯仰角速度信号和俯仰角信号；x_ie、z_ie、θ_ie分别表示水下滑翔机的纵向跟踪误差、垂向跟踪误差和俯仰角误差；

分别为纵向速度误差u_ie、俯仰角速度误差q_ie的估计值；

θ_id为预定义路径的切线角；

为路径参数更新速度，

分别为给定参数化路径x_id(χ_i)、z_id(χ_i)的偏导数；v_s是路径参数χ_i的路径更新速度；

是水下滑翔机的总速度；k_i1，k_i2，Δ_ix和Δ_iθ为正常数；

优选地，计算水下滑翔机的协同路径参数信息是通过公式(3)计算，

其中μ_i为正常数，自触发协同误差

且

为第i个水下滑翔机基于自身估计的路径参数，χ_j表示第j个水下滑翔机基于第i个水下滑翔机估计的路径参数；

为当前触发时间；

为下一触发时间，v_s是路径参数χ_i的路径更新速度，ω_i为协同路径参数。

优选地，计算纵向速度误差、俯仰角速度误差的估计值是通过公式(4)进行计算，

其中β_iu(ζ_iu)和β_iq(ζ_iq)是已知连续隶属函数，其满足

和

这里

和

是正常数；k_i3∈R，k_i4∈R，K_iu∈R和K_iq∈R是正常数；

分别为纵向速度误差u_ie、俯仰角速度误差q_ie的估计值，

与

为有界权值，用来通过模糊系统对系统动态进行估计；

和

分别是

和

的估计值。

优选地，

和

的计算过程为，

令

为水下滑翔机在升沉、俯仰方向上的总扰动，f_iu(t，u_i，w_i，θ_i，q_i)和f_iq(t，u_i，w_i，θ_i，q_i)分别代表在纵向和俯仰方向上与水动力阻尼效应有关的非线性函数，d_iu、d_iq分别为水下滑翔机在纵向、俯仰方向上的外部环境扰动，m_iu、m_iq分别表示水下滑翔机在纵向、俯仰方向上的惯性矩阵，用模糊系统对其进行逼近，给定

和

则存在有界权值

和

定义：

其中ε_iu和ε_iq是估计偏差，其满足

和

其中

和

是用来估计

和

的低通滤波器权值；σ_iu，σ_iq，

和

是正常数；Proj[]表示投影算子。

优选地，计算水下滑翔机在纵向、俯仰方向上运动的控制参数是通过公式(7)进行计算，

其中

Δ_iu∈R，Δ_iq∈R为正常数；

当b_iu≥0时，sign(b_iu)＝1，当b_iu＜0时，sign(b_iu)＝-1；

当b_iq≥0时，sign(b_iq)＝1，当b_iq＜0时，sign(b_iq)＝-1，ε_iu∈R和ε_iq∈R都是正常数，分别用来处理当b_iu＝0或b_iq＝0时的奇异性，T_iu和T_iq分别为水下滑翔机在纵向、俯仰方向运动的控制参数。

优选地，计算下一触发时间是通过公式(8)进行计算，

其中α₁＞0，β₁＞0，α₂＞0，β₂＞0；定义第一次触发时间

本发明提供一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，与现有采用周期性通信策略进行多水下滑翔机的信息交互方法相比，本发明的一种自触发通信策略，使得每个水下滑翔机只需要在自身的触发时间进行传送，并在它们的触发时间听取并接收到来自邻居水下滑翔机的接下来的信息，这样就克服了连续监听的问题，同时降低了通信频率。

与现有针对单水下滑翔机的控制器相比，本发明通过采用多水下滑翔机的协同潜水控制策略，使得所提出的协同控制方法适用于多水下滑翔机，拓展了水下滑翔机的应用范围，使得该协同控制系统更有利于实际应用。

本发明提出了基于低频学习策略的模糊估计模块，用于提取不确定和干扰的高频分量，并实现快速自适应；采用低频学习方案和模糊控制方法估计内部不确定性和外部环境干扰，并利用该方法为每个水下滑翔机建立非线性自适应动力学控制律。

综上所述，本发明可应用于多水下滑翔机并能实现协同潜水控制，更重要的是通信策略采用自触发通信，大大减少了因不间断通信带来的不必要的机载能量消耗。而且控制系统采用低频学习与模糊控制的模块化设计，显著降低了控制系统的复杂性、减少了计算负荷、易于工程实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明自触发通信的水下滑翔机协同控制系统结构示意图；

图2是本发明三艘水下滑翔机通信网络结构示意图；

图3是本发明三艘水下滑翔机协同运动轨迹示意图；

图4是本发明三艘水下滑翔机协同路径参数曲线图；

图5是本发明三艘水下滑翔机纵向、垂向位置误差曲线图；

图6是本发明1号水下滑翔机自触发通信与事件触发通信对比图；

图7是本发明三艘水下滑翔机扰动估计性能图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明自触发通信的水下滑翔机协同控制系统结构示意图，如图1所示，本实施例可以包括：

一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，包括通信网络、水下滑翔机、路径跟踪制导模块、协同模块、低频学习与模糊控制模块、动力学控制模块、自触发事件模块。

通信网络为基于自触发通信机制的通信网络，用于建立水下滑翔机之间进行信息传递的通信结构。多个水下滑翔机协同潜水时，各水下滑翔机间的通信结构可由图G＝{V，E}表示。其中V＝{n₁，…，n_N}为节点集合，每个无人船对应一个节点。E＝{(n_i，n_j)∈V×V}为任意两个节点的无序对集合，表示第i艘水下滑翔机和第j艘水下滑翔机之间存在信息传递，称为边集，边(n_i，n_j)表示节点间的通信关系。图的邻接矩阵记作

并满足

欠驱动圆碟形水下滑翔机的运动学模型为：

动力学模型为：

式中下标i表示第i艘水下滑翔机；u_i、w_i、q_i分别为水下滑翔机的纵向速度、垂向速度和俯仰角速度；x_i、z_i、θ_i分别为水下滑翔机在纵向、垂向和俯仰方向的位置信息；b_iu、b_iq分别为水下滑翔机在纵向、俯仰方向上的未知控制增益，其与水下滑翔机质量相关；d_iu、d_iw、d_iq分别为水下滑翔机在纵向、垂向、俯仰方向上的外部环境扰动；T_iu和T_iq分别为水下滑翔机在纵向、俯仰方向上运动的控制参数；f_iu(t，u_i，w_i，θ_i，q_i)、f_iw(t，u_i，w_i，θ_i，q_i)和f_iq(t，u_i，w_i，θ_i，q_i)分别代表在纵向、垂向和俯仰方向上与水动力阻尼效应有关的非线性函数。m_iu、m_iw、m_iq分别表示水下滑翔机在纵向、垂向、俯仰方向上的惯性矩阵。

路径跟踪制导模块共三个输入端，其中两个输入端分别与水下滑翔机的输出端、协同模块的一个输出端相连，第三个输入端为给定的参考路径信号；路径跟踪制导模块的另外两个输出端分别与自触发事件模块的输入端、动力学控制模块的一个输入端相连。

路径跟踪制导模块的输入信号包括水下滑翔机的位置信号x_i、z_i，航向信号θ_i，速度信号u_i、q_i以及给定路径信号x_id、z_id；经计算，所述的路径跟踪制导模块的输出信号u_iu、q_iq表示为：

路径跟踪制导模块的输出信号x_ie设计如下：

x_ie＝[x_i-x_id(χ_i)]cos_θid-[z_i-z_id(χ_i)]sinθ_id (5)

其中，u_iu、q_iq与θ_iθ分别为给定的纵向速度信号、俯仰角速度信号和俯仰角信号；x_ie、z_ie、θ_ie分别表示水下滑翔机的纵向跟踪误差、垂向跟踪误差和俯仰角误差；

分别为纵向速度误差u_ie、俯仰角速度误差q_ie的估计值；

θ_id为预定义路径的切线角；

为路径参数更新速度，x′_id(χ_i)、z′_id(χ_i)分别为给定参数化路径x_id(χ_i)、z_id(χ_i)的偏导数；v_s是路径参数χ_i的路径更新速度；

是水下滑翔机的总速度；k_i1，k_i2，Δ_ix和Δ_iθ为正常数；

协同模块的三个输入端分别与路径跟踪制导模块的一个输出端、通信网络的输出端和经过触发后的自触发事件模块相连；

协同模块的输入信号为第i个水下滑翔机的邻居的路径参数信息和路径跟踪制导模块输出的第i个水下滑翔机的纵向位置误差x_ie，所述的协同模块的输出信号ω_i的设计如下：

其中μ_i为正常数；自触发协同误差

且

为第i个水下滑翔机基于自身估计的路径参数，

表示第j个水下滑翔机基于第i个水下滑翔机估计的路径参数；

为当前触发时间；

为下一触发时间，ω_i为协同路径参数。

低频学习与模糊控制模块的两个输入端分别与路径跟踪制导模块的一个输出端、水下滑翔机的输出端相连；低频学习与模糊控制模块的输出端与动力学控制模块的一个输入端相连。低频学习与模糊控制模块的输入信号为路径跟踪制导模块的输出信号u_iu、q_iq，及水下滑翔机的输出信号u_i、q_i，所述的低频学习与模糊控制模块的输出信号

设计如下：

其中β_iu(ζ_iu)和β_iq(ζ_iq)是已知连续隶属函数，其满足

和

这里

和

是正常数；k_i3∈R，k_i4∈R，K_iu∈R和K_iq∈R是正常数；

与

为有界权值，用来实现模糊系统对系统动态的估计；

和

分别是

和

的估计值。

令

为水下滑翔机在升沉、俯仰方向上的总扰动。本发明用模糊系统对其进行逼近，给定

和

则存在有界权值

和

定义：

其中ε_iu和ε_iq是估计偏差，其满足

和

所述的低频学习与模糊控制模块的输出信号

和

的设计如下：

其中

和

是用来估计

和

的低通滤波器权值；σ_iu，σ_iq、

和

是正常数；Proj[]表示投影算子。

动力学控制模块的输出端与水下滑翔机的输入端相连。动力学模块控制的输入信号为路径跟踪制导模块的输出信号u_iu、q_iq以及低频学习与模糊控制模块的输出信号

和

动力学控制模块设计为：

其中

Δ_iu∈R，Δ_iq∈R为正常数；

当b_iu≥0时，sign(b_iu)＝1，当b_iu＜0时，sign(b_iu)＝-1；

当b_iq≥0时，sign(b_iq)＝1，当b_iq＜0时，sign(b_iq)＝-1。ε_iu∈R和ε_iq∈R都是正常数，分别用来处理当b_iu＝0或b_iq＝0时的奇异性。

自触发事件模块的输出端与触发开关相连，通过设计好的触发条件确定是否进行信息包的传播和接受，若满足触发条件则输出到协同模块的输入端和通信网络的输入端。

自触发事件模块的输入信号为路径跟踪制导模块的输出信号

和χ_i(t)，所述的自触发事件模块的输出

设计如下：

其中α₁＞0，β₁＞0，α₂＞0，β₂＞0；定义第一次触发时间

实施例中以一个具体的三艘水下滑翔机协同控制为例对本发明进行进一步说明。图1所示为本发明的结构示意图，水下滑翔机协同控制中的每艘水下滑翔机都满足式(2)、(3)所示的运动学和动力学模型，三艘水下滑翔机协同潜水的通信网络结构如图2所示，1号水下滑翔机与2号水下滑翔机进行路径参数信息的相互交换；2号水下滑翔机与3号水下滑翔机进行信息的来回传递。

此例的控制目标是三艘水下滑翔机能够跟踪给定的参数化路径(x_id(χ_i)，z_id(χ_i))，并保证协同潜水的任务，同时减少实时信息传递，降低不必要的通信频率。

本发明设计的模型的具体参数如下：

三个水下滑翔机的初始状态为：

(x₁，y₁，z₁，θ₁)＝(0，0，0，0)

(x₂，y₂，z₂，θ₂)＝(10，-16，-5，0)

(x₃，y₃，z₃，θ₃)＝(20，16，-10，0)

水下滑翔机分别跟踪的三条参数化路径设计如下：

控制参数选择如下：

K_i1＝diag{90，90，90}，K_i2＝{2700，2700，2700}，

l_i＝{0.0001，0.0001，0.0001}，k_ix＝0.2，k_iθ＝0.2，k_iu＝4，k_iq＝2，

v_s＝0.1，μ_i＝0.04，k_iξ＝0.06

仿真结果如图3-7所示。图3是三艘水下滑翔机在垂直平面上基于状态反馈控制的协同运动轨迹，图中的实线为给定的参数化路径，虚线为三艘水下滑翔机的实际运动轨迹，从图中可以看出三艘水下滑翔机跟踪上了给定参考参数化路径，完成了协同控制任务。图4为三艘水下滑翔机的路径参数变化，从图中可以看出经过一段暂态调整过程，三艘水下滑翔机的路径参数趋于一致，达到了路径参数同步的控制效果。图5显示的是三艘水下滑翔机的纵向跟踪误差x_ie和垂向跟踪误差z_ie，可以看出经过一段时间后两者均可收敛到零值附近。图6描述了在自触发通信机制和事件触发通信机制下一号水下滑翔机的通信事件，可以看出，与事件触发不同的是，本发明所提出的自触发通信方案可以提前预知下一次触发时间，避免持续的信息监听。图7分别给出了升沉和俯仰方向的不确定性估计性能，可以看出所设计的模糊系统可以有效估计水下滑翔机的模型不确定性和外部环境扰动。

整体有的有益效果：

第一，与现有采用周期性通信策略进行多水下滑翔机的信息交互方法相比，本发明提出一种自触发通信策略，使得每个水下滑翔机只需要在自身的触发时间进行传送，并在它们的触发时间听取并接收到来自邻居水下滑翔机的接下来的信息，这样就克服了连续监听的问题，同时降低了通信频率。

第二，与现有针对单水下滑翔机的控制器相比，本发明通过采用多水下滑翔机的协同潜水控制策略，使得所提出的协同控制方法适用于多水下滑翔机，拓展了水下滑翔机的应用范围，使得该协同控制系统更有利于实际应用。

第三，本发明提出了基于低频学习策略的模糊估计模块，用于提取不确定和干扰的高频分量，并实现快速自适应；采用低频学习方案和模糊控制方法估计内部不确定性和外部环境干扰，并利用该方法为每个水下滑翔机建立非线性自适应动力学控制律。

第四，综上所述，本发明可应用于多水下滑翔机并能实现协同潜水控制，更重要的是通信策略采用自触发通信，大大减少了因不间断通信带来的不必要的机载能量消耗。采用低频学习与模糊控制模块的模块化设计，显著降低了控制系统结构的复杂性、减少了计算负荷、易于工程实现。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，其特征在于，包括通信网络、水下滑翔机、路径跟踪制导模块、协同模块、低频学习与模糊控制模块、动力学控制模块、自触发事件模块，

路径跟踪制导模块用于获取水下滑翔机的位置、航向、速度以及给定路径信息，计算水下滑翔机的给定纵向速度、俯仰角速度以及纵向跟踪误差；

协同模块用于获取水下滑翔机的邻居的路径参数和纵向跟踪误差信息，计算水下滑翔机的协同路径参数信息；

低频学习与模糊控制模块用于获取给定纵向速度、俯仰角速度，水下滑翔机的纵向速度和俯仰角速度，计算纵向速度误差、俯仰角速度误差的估计值；

动力学控制模块用于获取给定纵向速度、俯仰角速度，纵向速度误差、俯仰角速度误差的估计值，有界权值，计算水下滑翔机在纵向、俯仰方向运动的控制参数；

自触发事件模块用于获取水下滑翔机在当前触发时间的基于自身估计的路径参数、基于邻居水下滑翔机估计的路径参数，设计触发条件，判断是否满足触发条件，当满足触发条件时，水下滑翔机之间进行信息交互并计算下一触发时间；

通信网络用于建立水下滑翔机之间进行信息传递的通信结构；

路径跟踪制导模块共三个输入端，其中两个输入端分别与水下滑翔机的输出端、协同模块的一个输出端相连，第三个输入端为给定的参考路径信号，路径跟踪制导模块的两个输出端分别与自触发事件模块的输入端、动力学控制模块的一个输入端相连；

协同模块的三个输入端分别与路径跟踪制导模块的一个输出端、通信网络的输出端和经过触发后的自触发事件模块相连；

低频学习与模糊控制模块的两个输入端分别与路径跟踪制导模块的一个输出端、水下滑翔机的输出端相连；低频学习与模糊控制模块的输出端与动力学控制模块的一个输入端相连；

动力学控制模块的输出端与水下滑翔机的输入端相连；自触发事件模块的输出端与触发开关相连。

2.根据权利要求1所述的一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，其特征在于，所述计算水下滑翔机的给定纵向速度、俯仰角速度以及纵向跟踪误差是通过公式(1)、(2)进行计算，

x_ie＝[x_i-x_id(χ_i)]cosθ_id-[z_i-z_id(χ_i)]sinθ_id (2)

其中，x_i、z_i为水下滑翔机的位置信号，θ_i为航向信号，u_i、q_i为速度信号以及x_id、z_id为给定路径信号，u_iu、q_iq与_θiθ分别为给定纵向速度信号、俯仰角速度信号和俯仰角信号；x_ie、z_ie、θ_ie分别表示水下滑翔机的纵向跟踪误差、垂向跟踪误差和俯仰角误差；

分别为纵向速度误差u_ie、俯仰角速度误差q_ie的估计值；

θ_id为预定义路径的切线角；

为路径参数更新速度，x′_id(χ_i)、z′_id(χ_i)分别为给定参数化路径x_id(χ_i)、z_id(χ_i)的偏导数；v_s是路径参数χ_i的路径更新速度；

是水下滑翔机的总速度；k_i1，k_i2，Δi_x和Δi_θ为正常数；

3.根据权利要求1所述的一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，其特征在于，所述计算水下滑翔机的协同路径参数信息是通过公式(3)计算，

其中μ_i为正常数，自触发协同误差

且

为第i个水下滑翔机基于自身估计的路径参数，

表示第j个水下滑翔机基于第i个水下滑翔机估计的路径参数；

为当前触发时间；

为下一触发时间，v_s是路径参数χ_i的路径更新速度，ω_i为协同路径参数。

4.根据权利要求1所述的一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，其特征在于，所述计算纵向速度误差、俯仰角速度误差的估计值是通过公式(4)进行计算，

其中β_iu(ζ_iu)和β_iq(ζ_iq)是已知连续隶属函数，其满足

和

这里

和

是正常数；k_i3∈R，k_i4∈R，K_iu∈R和K_iq∈R是正常数；

分别为纵向速度误差u_ie、俯仰角速度误差q_ie的估计值，

与

为有界权值，用来通过模糊系统对系统动态进行估计；

和

分别是

和

的估计值。

5.根据权利要求4所述的一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，其特征在于，所述

和

的计算过程为，

令

为水下滑翔机在升沉、俯仰方向上的总扰动，f_iu(t，u_i，w_i，θ_i，q_i)和f_iq(t，u_i，w_i，θ_i，q_i)分别代表在纵向和俯仰方向上与水动力阻尼效应有关的非线性函数，d_iu、d_iq分别为水下滑翔机在纵向、俯仰方向上的外部环境扰动，m_iu、m_iq分别表示水下滑翔机在纵向、俯仰方向上的惯性矩阵，用模糊系统对其进行逼近，给定

和

则存在有界权值

和

定义：

其中ε_iu和ε_iq是估计偏差，其满足

和

其中

和

是用来估计

和

的低通滤波器权值；σ_iu，σ_iq、

和

是正常数；Proj[]表示投影算子。

6.根据权利要求1所述的一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，其特征在于，所述计算水下滑翔机在纵向、俯仰方向上运动的控制参数是通过公式(7)进行计算，

其中

Δ_iu∈R，Δ_iq∈R为正常数；

当b_iu≥0时，sign(b_iu)＝1，当b_iu＜0时，sign(b_iu)＝-1；

当b_iq≥0时，sign(b_iq)＝1，当b_iq＜0时，sign(b_iq)＝-1，ε_iu∈R和ε_iq∈R都是正常数，分别用来处理当b_iu＝0或b_iq＝0时的奇异性，T_iu和T_iq分别为水下滑翔机在纵向、俯仰方向运动的控制参数。

7.根据权利要求1所述的一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，其特征在于，所述计算下一触发时间是通过公式(8)进行计算，

其中a₁＞0，β₁＞0，a₂＞0，β₂＞0；定义第一次触发时间

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