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龙图腾网获悉中国海洋大学申请的专利水下机器人鲁棒控制系统的设计方法及水下机器人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：CN119310861B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-13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：202411853955.1，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权水下机器人鲁棒控制系统的设计方法及水下机器人是由杨睿;谢云峰;王晓敏;李华军;黎明;杜君峰设计研发完成，并于2024-12-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本水下机器人鲁棒控制系统的设计方法及水下机器人在说明书摘要公布了：本发明公开了一种水下机器人鲁棒控制系统的设计方法及水下机器人，设计方法包括：S1，建立具有外部干扰的水下机器人多自由度非线性耦合的运动模型；S2，量化所述运动模型的建模不确定性；S3，建立针对外部干扰和建模不确定性的扩张状态观测器；S4，建立针对建模不确定性和耦合的鲁棒控制器；S5，基于所述扩张状态观测器和所述鲁棒控制器设计水下机器人的控制系统。能够有效提高水下机器人运动控制的鲁棒性和抗干扰能力，抑制耦合运动，减小跟踪误差和响应时间，从而得到更优良的控制性能。

本发明授权水下机器人鲁棒控制系统的设计方法及水下机器人在权利要求书中公布了：1.一种水下机器人鲁棒控制系统的设计方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，建立具有外部干扰的水下机器人多自由度非线性耦合的运动模型； S2，量化所述运动模型的建模不确定性； S3，建立针对外部干扰和建模不确定性的扩张状态观测器；建立针对外部干扰和建模不确定性的扩张状态观测器的步骤如下所示： S31，建立求解扩张状态观测器的系统模型；建立求解扩张状态观测器的系统模型的公式如下所示： ； 其中，表示水下机器人的惯性质量矩阵；表示水下机器人的附加质量矩阵；表示体坐标系下水下机器人的各个自由度的加速度或角加速度；表示水下机器人的假定线性阻尼矩阵；表示水下机器人的假定线性阻尼矩阵的建模不确定性矩阵；表示体坐标系下水下机器人的各个自由度的速度或角速度；表示外部干扰力与力矩向量；表示鲁棒控制器的输出；表示非线性补偿量；表示扩张状态观测器系统的增益；表示扩张状态观测器系统的增益；表示扩张状态观测器的输入；表示外部干扰和阻尼矩阵的建模不确定性的集总扰动；表示有关水下机器人速度和角速度、外部干扰和不确定性的扰动函数； S32，根据所述系统模型建立求解扩张状态观测器的状态空间方程；根据所述系统模型建立求解扩张状态观测器的状态空间方程的公式如下所示： ； 其中，表示扩张状态观测器系统中水下机器人的位置和角度；表示扩张状态观测器系统中水下机器人的速度和角速度；表示扩张状态观测器系统中有关水下机器人速度和角速度、外部干扰和不确定性的扰动；表示扩张状态观测器系统的增益；表示扩张状态观测器的输入；表示中间变量；表示体坐标系下水下机器人的各个自由度的速度和角速度；表示有关水下机器人速度和角速度、外部干扰和不确定性的扰动函数； S33，根据所述状态空间方程建立针对外部干扰和建模不确定性的扩张状态观测器；根据所述状态空间方程建立针对外部干扰和建模不确定性的扩张状态观测器的公式如下所示： ； 其中，表示扩张状态观测器对水下机器人位置和角度的观测误差；表示扩张状态观测器观测的水下机器人的位置和角度；表示传感器测量的水下机器人的位置和角度；表示非线性滤波函数；表示非线性因子；表示符号函数；表示滤波常数；和均表示扩张状态观测器对水下机器人位置和角度的观测误差经过非线性滤波之后的输出，且；表示向量的第i行第1列；表示扩张状态观测器观测水下机器人的速度和角速度；表示观测器增益；表示扩张状态观测器观测的总扰动；表示扩张状态观测器系统的增益；表示观测器增益；表示观测器增益； S4，建立针对建模不确定性和耦合的鲁棒控制器； S5，基于所述扩张状态观测器和所述鲁棒控制器设计水下机器人的控制系统；基于所述扩张状态观测器和所述鲁棒控制器设计的水下机器人的控制系统如下所示： ； 其中，表示水下机器人的惯性质量矩阵；表示水下机器人的附加质量矩阵；表示体坐标系下水下机器人的各个自由度的加速度或角加速度；表示水下机器人的线性阻尼矩阵；表示体坐标系下水下机器人的各个自由度的速度或角速度；表示水下机器人的非线性阻尼矩阵；表示水下机器人运动模型的输入合力与合力矩；表示外部干扰力与力矩向量；表示鲁棒控制器的输出；表示非线性补偿量；表示扩张状态观测器观测的总扰动；表示水下机器人的假定线性阻尼矩阵；表示扩张状态观测器观测水下机器人的速度和加速度；表示所求的针对建模不确定性和耦合的多入多出鲁棒控制器的状态变量；表示鲁棒控制器的状态空间形式的系统矩阵；表示鲁棒控制器的状态空间形式的控制矩阵；表示鲁棒控制器的输入；表示鲁棒控制器的输出；表示鲁棒控制器的状态空间形式的输出矩阵；表示鲁棒控制器的状态空间形式的前馈矩阵；表示参考输入；表示扩张状态观测器观测的水下机器人的位置和角度。

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