随着各国经济发展重点向海洋的转移,海洋的地位日益提高,而潜艇作为海上作战的主要武器之一, 一直受到各国海军高度重视。现代水下作战空间的不断扩大和反潜探测手段的日益提高，对潜艇操控性能也提出了更高的要求,现代潜艇需要具备更高的机动性、更低的噪声和更长的续航能力,因此,研究高效、安全和低噪声的潜艇控制系统，对发挥武器作战系统能力,提高潜艇的安全性、隐蔽性以及减轻成员工作强度都具有十分重要的意义。

潜艇在水下的空间运动本质上是一个非线性、水平面和垂直面运动的强耦合性、自身动力学参数随外界环境变化的时变系统,同时由于受到外界海浪和海流的影响,潜艇水下运动具有很强的不确定性,这些都给系统的精确和稳定控制提出了难题。要想提高潜艇系统的控制性能,就必须要在设计控制系统控制器时分析系统的不确定性,并在设计过程中予以考虑,因此专门用于分析和处理具有不确定性系统的多模型控制在潜艇控制中得到了广泛应用和深入研究。

多模型控制发展：

复杂非线性系统的控制问题一直是学术界的难题之一。随着实际控制系统要求的不断提高，以及对系统故障、外部扰动、系统参数严重跳变等现象的抑制需要，必须寻找到适合这些复杂非线性系统的控制方法。传统的控制方法不能完全满足要求，强制应用传统控制方法对此类系统进行控制，不仅达不到相关指标要求，而且系统可能不稳定，甚至毁坏正常系统的其他部件。为此，有人提出了利用多个模型来描述实际系统，并基于所建立的多个模型分别设计相应的控制器，然后利用相应的算法进行控制器间的切换或加权，最终实现复杂非线性系统的多模型控制。这种控制方法针对复杂系统在保证稳定性的前提下可以达到很好的控制精度、跟踪速度。

多模型控制发展到现在，已经经历了近40多年的实践和应用，多模型切换控制也从最早的基于后验概率的加权形式，逐渐发展到利用性能指标函数或匹配度进行模型间切换的多模型自适应控制，积累了丰富的学术成果。近些年来，在众多有着国际影响力的学术会议或期刊上，也不断发表或刊登多模型控制方面的优秀研究成果，使得多模型控制逐步得到重视的同时也进一步吸引更多学者和机构进入到多模型控制的研究领域中。

多模型控制方法从根本上说是由传统的自适应控制推广而来，只不过传统的自适应控制仅用一个模型来表示被控对象的性质，而多模型控制用多个模型分别在不同工况或不同状态、参数变化区间来表示被控对象，多个模型相互组合覆盖了整个被控对象的不确定性，复杂系统得以简化。这样一来，不仅解决了复杂系统控制上的难题，也使得控制过程相比传统自适应控制算法更简单、易实现。

综上所述，多模型控制因为具备了简化复杂系统控制问题的优势，所以得到了越来越广泛的应用，使得多模型控制方法在现代控制方法中占有一-席之地。同时，多模型控制又传承了传统控制理论的优点和成熟方法，将之应用于自身系统中，使的结合后的方法更有效，应用的范围更广泛。因此，针对多模型控制问题的研究具有重要意义。

2. 研究的基本内容与方案

潜艇控制系统是一种复杂的非线性耦合系统，且外界环境干扰较难精确描述，这增加了潜艇系统运动控制策略设计的难度。多模型控制法能够根据被控对象的控制特点设置多个子模型逼近被控对象的全局动态特性，根据各子模型特点设计相应控制策略，建立控制器集，通过模型间的稳定切换达到快速响应外界控制需求的目的。多模型切换控制的控制优势逐渐得到潜艇运动控制领域的关注。本次设计内容就是用多模型切换控制潜艇在水下的全工况运动。具体内容为：

1. 了解潜艇模型，学习对潜艇的建模方法。

2. 学习MATLAB，利用MATLAB对潜艇进行建模。

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