近日，中國科學院自動化研究所複雜系統管理與控制國家重點實驗室研究員喻俊志帶領的研究團隊，提出一種基於視線導航法和滑模觀測器的滑模模糊（SMFC）控制算法，解決了一類鰭肢機動型機器海豚的定深控制問題，相關研究成果發表在IEEE Transaction on Industrial Electronics上。

該團隊首先分析了機器海豚的定深控制機制，通過改變雙側鰭肢的偏轉角來實現機器海豚的上浮/下潛，進一步忽略其偏航、橫滾運動，簡化動力學方程；其次，採用視線導航法，將定深控制問題轉化爲俯仰角跟蹤控制問題。考慮到機器海豚實現上浮/下潛必須有一定的前進速度提供俯仰力矩，研究採用了滑模觀測器來實時估計線性速度，結合視線法與滑模觀測器來設計複合滑模控制器獲取定深過程中的驅動力和偏轉力矩。由於鰭狀肢的偏轉角與偏轉力矩存在非線性關係，偏轉力矩無法直接作用在機器海豚上，繼而採用模糊控制策略將驅動力、驅動力的變化率和偏轉力矩、偏轉力矩的變化率分別映射到機器海豚的腰、尾關節的拍動頻率和鰭肢的偏轉角上。在實驗過程中，要求其維持在0.4m的深度，定深過程的視頻序列如圖所示。機器海豚在所提策略的控制下能夠維持在目標深度，驗證了該策略的有效性。

進一步與傳統的PID控制器進行對比，兩者的深度誤差分別是0.18cm（所提控制策略）和0.38cm（PID控制器）。通過對比發現所提控制策略較傳統的PID控制器具有更快的收斂速度和更好的穩定性。同時，該控制策略應用到仿生機器海豚的平面路徑跟蹤上，取得了較爲滿意的跟蹤效果。

定深實驗視頻序列