水面無人艇航跡控制算法研究.pdf

1、隨著作戰(zhàn)方式的變革，無人作戰(zhàn)系統(tǒng)成為未來發(fā)展的主流趨勢(shì)，水面無人艇(Unmanned Surface Vessel，簡稱USV)作為其中一個(gè)重要分支，受到越來越多國家的重視。其中，自主航行技術(shù)是USV控制的核心，主要表現(xiàn)在智能危險(xiǎn)規(guī)避和航跡跟蹤控制這兩大方面。本文將重點(diǎn)研究USV航跡控制算法，確保USV能夠按照規(guī)劃的航線航行，為未來戰(zhàn)爭中精確打擊、完成特殊作戰(zhàn)任務(wù)提供有利信息。
　　 USV是一個(gè)典型的具有非線性、運(yùn)動(dòng)模型不確定

2、性的系統(tǒng)，在海面航行時(shí)還會(huì)受到風(fēng)、浪、流等外界環(huán)境干擾的影響，這使得USV的精確航跡跟蹤非常困難。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力，使其成為許多領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，本文為提高USV航跡控制的精確性、魯棒性和穩(wěn)定性，對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論，以及它在USV航向控制和航跡跟蹤控制中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究和分析。
　　 本文首先介紹了間接式和直接式兩種航跡控制實(shí)現(xiàn)方案，并研究了USV航行中艇位、方位、航跡偏差的計(jì)算方法。依據(jù)USV空間三自由度運(yùn)動(dòng)，分別建

3、立其平面運(yùn)動(dòng)的線性化數(shù)學(xué)模型和非線性化數(shù)學(xué)模型，同時(shí)也給出了風(fēng)、浪、流干擾模型。然后介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理，針對(duì)間接航跡控制，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PID控制相結(jié)合，提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID航向控制器。在MATLAB下的仿真工具Simulink中分別對(duì)傳統(tǒng)的PID航向控制和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID航向控制進(jìn)行仿真研究，仿真結(jié)果表明基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID航向控制器它實(shí)現(xiàn)了控制器參數(shù)的在線調(diào)整，在有風(fēng)、浪、流干擾時(shí)，其控制效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的P