欠驅(qū)動無人船航跡跟蹤控制研究與仿真.pdf

1、如今欠驅(qū)動無人船在環(huán)境監(jiān)測方面得到了廣泛的應(yīng)用，許多無人船只有縱向推進(jìn)器，由于較少的控制輸入和三自由度，使得無人船系統(tǒng)被認(rèn)為是典型的欠驅(qū)動系統(tǒng)。本文主要研究欠驅(qū)動無人船航跡跟蹤的魯棒控制問題。主要完成以下的研究工作:
　　首先，總結(jié)了船舶的航跡跟蹤控制的研究現(xiàn)狀，分析了欠驅(qū)動無人船運動控制系統(tǒng)的特性。通過建立附體坐標(biāo)系和慣性坐標(biāo)系，對無人船的運動學(xué)特點和受力進(jìn)行分析，得到欠驅(qū)動無人船的運動學(xué)模型和動力學(xué)模型，經(jīng)過合理的簡化得到欠驅(qū)

2、動無人船的三自由度運動數(shù)學(xué)模型。詳細(xì)闡述了非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性理論，著重介紹本文所用到的李雅普諾夫穩(wěn)定性理論。
　　而后，基于滑模變結(jié)構(gòu)控制方法，設(shè)計了欠驅(qū)動無人船的航跡跟蹤控制控制器。分別設(shè)計了運動學(xué)控制器和動力學(xué)滑?？刂破?。在運動學(xué)控制器中，設(shè)計了參考縱向速度和參考橫向速度這兩個虛擬控制律，用以實現(xiàn)無人船位置跟蹤誤差的收斂。在動力學(xué)滑?？刂破髦性O(shè)計了縱向速度跟蹤誤差一階指數(shù)穩(wěn)定滑模面與橫向速度跟蹤誤差的滑模面，設(shè)計了相應(yīng)控制律并完