無人帆船循跡航行的控制研究.pdf

1、無人帆船智能控制研究已有一段時(shí)間的發(fā)展，在20世紀(jì)末，模糊邏輯控制理論開始應(yīng)用于帆船自動(dòng)控制。在近20多年來，模糊控制理論在其理論研究與技術(shù)應(yīng)用方面均取得了很大的進(jìn)步，成為自動(dòng)控制領(lǐng)域一個(gè)非?；钴S并且卓有成效的分支。但是迄今為止，在模糊控制應(yīng)用于帆船的相關(guān)文獻(xiàn)中，有科學(xué)系統(tǒng)地進(jìn)行過船模試驗(yàn)驗(yàn)證的文章卻非常有限。帆船的模糊自動(dòng)控制仍處于研究的初級(jí)階段，尚未成熟，需要投入大量的研究工作。
　　本論文的研究目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)帆船的自動(dòng)控制，使

2、帆船具有沿指定航線航行的能力，即完成無人帆船控制系統(tǒng)中循跡航行的控制器搭建。本論文的研究成果具有幾個(gè)方面的應(yīng)用意義。首先可以發(fā)展成為無人帆船，完成海洋表面數(shù)據(jù)采集等任務(wù)。無人帆船可以進(jìn)入危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域工作而無需船員跟隨，并且利用風(fēng)能航行，既可以延長(zhǎng)航行時(shí)間，又采用了清潔能源對(duì)環(huán)境有所保護(hù)。其次，帆船自動(dòng)控制可以應(yīng)用到私人帆艇駕駛中，作為船員的輔助駕駛設(shè)備，減輕船員在長(zhǎng)期航行中的疲憊感。另外，也可應(yīng)用于帆船室內(nèi)模擬訓(xùn)練臺(tái)的搭建。
　　

3、本論文自主編寫了無人帆船的循跡航行控制程序，在已有文獻(xiàn)基礎(chǔ)上提出了本控制程序的創(chuàng)新點(diǎn)。本文主要研究的循跡航行控制模塊包括三個(gè)子模塊，即局部路徑策略、舵自動(dòng)控制和帆自動(dòng)控制。局部路徑策略的目的是控制帆船轉(zhuǎn)彎的時(shí)間點(diǎn)，以及逆風(fēng)狀態(tài)下帆船路徑的改變控制。舵的控制以模糊控制為基礎(chǔ)，采用了速度航向角偏差、轉(zhuǎn)首角速度、側(cè)向垂直距離偏差作為輸入，根據(jù)水手操舵經(jīng)驗(yàn)編寫了245條規(guī)則，并且增加了積分控制項(xiàng)消除穩(wěn)定誤差。帆的控制以帆船水手的經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，利用