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龙图腾网获悉福州大学申请的专利基于扩展扰动观测器的欠驱动AUV轨迹跟踪控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115718499B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211595197.9，技术领域涉及：G05D1/46；该发明授权基于扩展扰动观测器的欠驱动AUV轨迹跟踪控制方法是由罗伟林;刘帅;王元靖;王鑫城设计研发完成，并于2022-12-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于扩展扰动观测器的欠驱动AUV轨迹跟踪控制方法在说明书摘要公布了：本发明涉及基于扩展扰动观测器的欠驱动AUV轨迹跟踪控制方法，包括以下步骤：步骤1：建立欠驱动AUV水平面的运动学与动力学模型；步骤2：通过对AUV自身实时位置和速度信息的采集，同时设定期望轨迹，由位置跟踪误差模型推导得到速度跟踪误差模型；步骤3：构建扩展扰动观测器来估计扰动；步骤4：根据速度跟踪误差，进行非奇异快速终端滑模的滑模函数设计；步骤5：根据滑模函数构建非奇异快速终端滑模控制器NFTSMC，并将扰动观测器的估计值补偿到控制器输出中，实现未知时变扰动下欠驱动AUV水平面的轨迹跟踪控制。该方法对于外界复杂干扰适应性好，且收敛速度快。

本发明授权基于扩展扰动观测器的欠驱动AUV轨迹跟踪控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于扩展扰动观测器的欠驱动AUV轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：建立欠驱动AUV水平面的运动学与动力学模型； 步骤2：通过对AUV自身实时位置和速度信息的采集，同时设定期望轨迹，由位置跟踪误差模型推导得到速度跟踪误差模型； 步骤3：构建扩展扰动观测器来估计扰动； 步骤4：根据速度跟踪误差，进行非奇异快速终端滑模的滑模函数设计； 步骤5：根据滑模函数构建非奇异快速终端滑模控制器NFTSMC，并将扰动观测器的估计值补偿到控制器输出中，实现未知时变扰动下欠驱动AUV水平面的轨迹跟踪控制； 步骤1中，建立欠驱动AUV水平面的运动学与动力学模型如下： 式中，x、y表示AUV在地面固定框架中的位置的横、纵坐标，ψ是偏航角，分别是x,y,ψ的一阶导数；u、v、r分别是AUV的进退、横移和回转速度，分别是u,v,r的一阶导数；m是车身质量，Iz是车辆绕z轴的惯性矩，Xu、Yv、Nr分别为进退、横移和回转方向的线性水动力阻尼系数，分别是进退、横移和偏航方向上的附加质量和附加惯性矩，τu为前进方向的推进力，τr为回转方向的偏航力矩；设d＝[d1,d2,d3]T是未知的环境扰动，其中d1,d2,d3分别是进退、横移和偏航方向上的干扰，且假设扰动d的二阶导数是有界的，即μ为未知正常数； 步骤2中，通过对AUV自身实时位置和速度信息的采集，同时设定期望轨迹为xd,yd，由位置跟踪误差模型推导得到速度跟踪误差模型： 位置跟踪误差为： 其中，ex为x方向上的位置跟踪误差，ey为y方向上的位置跟踪误差，其一阶导数为： 其中分别为xd,yd的一阶导数； 速度跟踪误差为： 其中hx,gx,hy,gy为正常数，eu表示前进方向上的速度跟踪误差，ev表示横移方向上的速度跟踪误差；根据Lyapunov函数，当eu和ev收敛到零时，ex和ey也收敛到零； 步骤3中，构建扩展扰动观测器如下： 其中，设是扰动dt的估计值，其中分别是扰动d1,d2,d3的估计值，用来表示扰动dt的一阶导的估计值，其中分别是扰动d1,d2,d3的一阶导的估计值，zaba＝1,2；b＝1,2,3是扰动观测器的辅助状态变量，正常数Laba＝1,2；b＝1,2,3是观测器增益；根据Lyapunov函数，扰动观测器对未知时变扰动的估计误差是全局一致最终有界的； 步骤4中，根据步骤2中的速度跟踪误差，进行非奇异快速终端滑模的滑模函数设计： 滑模函数为： 其中，αi,βi都是正实数，且有αi＞0，i＝1,2,3,4,1＜β2,β4＜2，β1＞β2，β3＞β4； 步骤5中，根据步骤4中的滑模函数构建非奇异快速终端滑模控制器NFTSMC，并将扰动观测器的估计值补偿到控制器输出中，实现未知时变扰动下欠驱动AUV水平面的轨迹跟踪控制： 控制率为： 其中w1,w2为正常数，τu,τr分别是AUV前进推进器的推力和偏航所需的回转力矩；根据Lyapunov函数，在该控制率的作用下速度跟踪误差在有限时间收敛到零，进而位置跟踪误差也收敛到零； 步骤5中，为了减少抖振，对于符号函数signS采用饱和函数satS来代替，即 其中，Δ为边界层。

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