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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种基于超螺旋观测器的欠驱动水下航行器三维鲁棒编队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：CN121477948B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-10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：202610014616.7，技术领域涉及：G05D1/695；该发明授权一种基于超螺旋观测器的欠驱动水下航行器三维鲁棒编队控制方法是由丁文俊;张国宗;毛昭勇;薛铮;赵鹏程;乐明扬;刘溢;李响;赵裕轩设计研发完成，并于2026-01-07向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于超螺旋观测器的欠驱动水下航行器三维鲁棒编队控制方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种基于超螺旋观测器的欠驱动水下航行器三维鲁棒编队控制方法，包括:步骤一、建立欠驱动AUV编队的运动学模型和动力学模型；步骤二、定义用于描述欠驱动AUV编队中多AUV之间通信拓扑关系的有向图；步骤三、基于流体坐标系，在上述步骤基础上设计分布式协同制导律；步骤四、引入超螺旋观测器估计欠驱动AUV编队的复合扰动；步骤五、基于对应所述复合扰动的补偿设计超螺旋动力学控制律，以及控制AUV编队。本发明设计分布式协同制导律实现各AUV在路径参数和期望速度上的协同，引入超螺旋观测器估计复合扰动并基于扰动补偿设计超螺旋动力学控制律，在有限时间对动力学实现控制。相较于传统控制方法在海洋工程中具有实施价值。

本发明授权一种基于超螺旋观测器的欠驱动水下航行器三维鲁棒编队控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于超螺旋观测器的欠驱动水下航行器三维鲁棒编队控制方法，其特征在于，包括： 步骤一、建立欠驱动AUV编队的运动学模型和动力学模型；其中，所述运动学模型和所述动力学模型在建立过程中考虑由外部环境扰动和模型不确定性组成的复合扰动；具体包括： 基于全局坐标系中多AUV的参数信息构建包含复合扰动的多AUV动力学模型，其中，所述复合扰动为未知外部环境扰动和未知内部模型不确定性所组成的扰动，其中，所述运动学模型和所述动力学模型在建立过程中考虑由外部环境扰动和内部模型不确定性组成的复合扰动； 基于机体坐标系中第艘欠驱动AUV的参数信息构建五自由度的三维运动模型，其中，所述参数信息包括：多AUV的位置数据、速度数据和姿态数据；所述五自由度包括：基于固定坐标系的向位置向量、向位置向量、向位置向量、俯仰角和偏航角； 基于第艘欠驱动AUV的参数信息以流体坐标系简化所述多AUV动力学模型和所述三维运动模型，得到运动学和动力学模型； 步骤二、定义用于描述欠驱动AUV编队中多AUV之间通信拓扑关系的有向图，表示为： 公式1 公式1中，表示有向图，表示节点集合，其中每个节点代表编队中的一个AUV，表示节点之间边的集合，表示邻接矩阵；具体包括： 根据邻居AUV的信息定义协同误差，对多AUV预先设计并描述编队，获得编队中多AUV之间通信拓扑关系的有向图； 步骤三、基于流体坐标系，设计分布式协同制导律；具体包括： 基于流体坐标系，在步骤一建立的所述运动学模型和所述动力学模型以及步骤二定义的所述有向图基础上，结合视线制导和协同跟踪误差系统中的协同路径参数更新律，通过构建Lyapunov函数设计分布式协同制导律，进而设计级联稳定的协同制导律子系统；以及，基于所述有向图设计协同路径参数更新律，进而得到协同跟踪误差系统； 具体地，所述协同制导律子系统的获得方法包括： 1基于第艘欠驱动AUV的三维空间参考坐标系描述欠驱动AUV编队三维的所述运动学模型，定义第艘欠驱动AUV的给定路径中的切线角，以及根据不同坐标系间坐标变换获得的数据信息确定三维路径跟踪误差；其中，所述三维空间参考坐标系包括Serret-Frenet坐标系、流体坐标系和固定坐标系； 2根据动态的所述三维路径跟踪误差，设计欠驱动AUV路径跟踪控制系统中所应用且对应分布式协同制导律的三维LOS制导律，以及设计制导指令参数；具体地，所述制导指令参数包括：合成速度、俯仰角速度、偏航角速度、航迹角和方位角； 步骤四、引入超螺旋观测器估计欠驱动AUV编队的复合扰动；具体包括： 基于第艘欠驱动AUV受到的总扰动改写步骤一的所述动力学模型，以有限时间内估计第艘欠驱动AUV运动中的估计值为条件设计超螺旋观测器及超螺旋观测器估计子系统的误差动态，获得引入所述超螺旋观测器估计欠驱动AUV编队复合扰动； 步骤五、基于对应所述复合扰动的补偿设计超螺旋动力学控制律，以及控制AUV编队。

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