無人艇直線路徑跟蹤控制的研究與實現(xiàn).pdf

1、水面無人艇以其廣泛的應(yīng)用前景成為國內(nèi)外各國智能化海洋裝備的發(fā)展重點。作為海洋探索測繪、海洋環(huán)境監(jiān)測、維護(hù)國家海上利益的重要手段，無人艇的研究日益成為各國學(xué)者研究的重點和熱點。無人艇航行時海面環(huán)境復(fù)雜多變，如何保證無人艇在安全航行的前提下精準(zhǔn)快速跟蹤所設(shè)定航跡路線成為了完成無人艇戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)的基礎(chǔ)。這就使得快速跟蹤路徑成為了無人艇航跡研究的重要內(nèi)容之一。本文為了實現(xiàn)水面無人艇快速精準(zhǔn)的路徑跟蹤，在研究和參考了大量國內(nèi)外學(xué)者著作的基礎(chǔ)上，以

2、大連海事大學(xué)“藍(lán)信”號水面無人艇作為研究對象。針對直線路徑跟蹤控制問題，分別進(jìn)行了間接路徑跟蹤控制器和直接路徑跟蹤控制器的設(shè)計和仿真驗證，并且設(shè)計了串級模糊PID直線路徑跟蹤實船實驗。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對依據(jù)船舶數(shù)學(xué)模型建立的相關(guān)知識對“藍(lán)信”號無人艇分別進(jìn)行了線性數(shù)學(xué)模型和非線性數(shù)學(xué)模型的建立，并且根據(jù)無人艇操縱實驗的數(shù)據(jù)進(jìn)行了模型參數(shù)的辨識。為后文設(shè)計直線路徑跟蹤控制器、直線路徑跟蹤控制的研究和仿真平臺的建立提供了研

3、究對象的數(shù)學(xué)模型。⑵在進(jìn)行間接路徑跟蹤控制方法的研究中，利用模糊PID控制算法的原理，分別設(shè)計了模糊PID航向控制器和模糊PID航跡控制器。設(shè)計了雙環(huán)串級直線路徑跟蹤控制仿真系統(tǒng)，仿真結(jié)果表明所設(shè)計的控制系統(tǒng)具有良好的自適應(yīng)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)快速精準(zhǔn)的直線路徑跟蹤的控制目標(biāo)。⑶在進(jìn)行直接路徑跟蹤控制方法的研究中，結(jié)合反步法和滑?？刂圃?。針對包含二階舵機(jī)的無人艇模型設(shè)計了反步滑模直線路徑跟蹤控制器，仿真結(jié)果表明了該控制器的直線航跡跟蹤控制精