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間的發(fā)展，在20世紀末，模糊邏輯控制理論開始應用于帆船自動控制。在近20多年來，模糊控制理論在其理論研究與技術(shù)應用方面均取得了很大的進步，成為自動控制領域一個非常活躍并且卓有成效的分支。但是迄今為止，在模糊控制應用于帆船的相關文獻中，有科學系統(tǒng)地進行過船模試驗驗證的文章卻非常有限。帆船的模糊自動控制仍處于研究的初級階段，尚未成熟，需要投入大量的研究工作。
　　本論文的研究目標在于實現(xiàn)帆船的自動控制，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方面的應用意義。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。無人帆船可以進入危險環(huán)境區(qū)域工作而無需船員跟隨，并且利用風能航行，既可以延長航行時間，又采用了清潔能源對環(huán)境有所保護。其次，帆船自動控制可以應用到私人帆艇駕駛中，作為船員的輔助駕駛設備，減輕船員在長期航行中的疲憊感。另外，也可應用于帆船室內(nèi)模擬訓練臺的搭建。
　　

3、本論文自主編寫了無人帆船的循跡航行控制程序，在已有文獻基礎上提出了本控制程序的創(chuàng)新點。本文主要研究的循跡航行控制模塊包括三個子模塊，即局部路徑策略、舵自動控制和帆自動控制。局部路徑策略的目的是控制帆船轉(zhuǎn)彎的時間點，以及逆風狀態(tài)下帆船路徑的改變控制。舵的控制以模糊控制為基礎，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)驗編寫了245條規(guī)則，并且增加了積分控制項消除穩(wěn)定誤差。帆的控制以帆船水手的經(jīng)驗為依據(jù)，利用