近日，我校航运学院2023级硕士研究生姜宇桉同学在张强教授的指导下，以第一作者身份在计算机科学领域的国际知名期刊《IEEE Transactions on Consumer Electronics》上发表了题为《Prescribed performance fault-tolerant trajectory tracking control for Gripper-based Underwater Salvage Robot based on a sliding mode disturbance observer》的学术论文。

随着海洋资源开发与水下应急救援需求的日益增长，抱爪式水下打捞机器人在深海探测、海底打捞及水下作业等领域扮演着关键角色。然而，受限于复杂海洋环境中的强扰动、模型参数不确定性以及推进器在长时间作业中易发生部分失效、卡死甚至完全中断等复合故障问题，实现高精度、高鲁棒性的轨迹跟踪控制，尤其是在保证系统瞬态性能的前提下兼顾推进器寿命，仍然是当前水下机器人智能控制领域面临的核心挑战。

针对上述问题，作者团队提出一种融合预设性能控制、滑模扰动观测器与事件触发机制的复合容错控制框架。首先，构建了一种包含乘性失效、加性偏置及完全中断等多重故障模式的推进器复合故障模型，提升了系统对复杂故障场景的表征能力与鲁棒性；其次，设计了预设性能控制策略，严格将轨迹跟踪误差约束在预定范围内，即使发生故障也能保障系统的瞬态性能；同时，引入滑模扰动观测器实现对未知海洋环境扰动与系统不确定性的精准估计与补偿，并采用对数比例投影方法解耦强耦合的故障特性，实现精确故障补偿与推力合理分配；引入事件触发控制机制，有效抑制了推进器输出频繁变化带来的机械磨损。仿真与对比实验结果表明，在推进器复合故障条件下，所提方案将最大轨迹跟踪误差控制在预设范围以内，提升系统收敛速度，有效降低推进器高频相似推力信号，相较于传统非奇异快速终端滑模控制与双闭环积分滑模控制方法，展现出更优的跟踪精度、响应速度及推进器保护能力。

《IEEE Transactions on Consumer Electronics》期刊是电气与电子工程师协会（IEEE）旗下的权威学术期刊，专注于消费电子领域的前沿技术及其在智能系统、机器人、自动化等方向的应用研究，是新锐分区一区TOP期刊，最新影响因子为10.9，在智能控制与消费电子交叉领域享有盛誉。该期刊自1954年创刊以来，始终致力于推动消费电子技术的创新与工程应用，对理论深度与工程实用性均有极高要求。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11455235

（航运学院 文图/王天舒）