基于滑模的欠驅(qū)動水面船舶編隊控制.pdf

1、近年來，隨著航運應用的普及和發(fā)展，水面船舶編隊控制已經(jīng)引起了廣泛的研究興趣。水面船舶編隊系統(tǒng)，基于自動化技術，可以使行進中的編隊里的每個獨立船舶，在航向、速度和相對位姿上都精確地達到期望要求，從而實現(xiàn)獨立水面船舶很難完成的復雜任務。水面船舶編隊控制技術無論是應用在軍用領域還是民用領域，都有很大的應用潛力，其的研究具有很強的理論意義和應用價值。
　　本文基于滑?？刂评碚撆c反饋控制方法，對欠驅(qū)動水面船舶的編隊控制問題進行詳細研究:

2、r>　　一、欠驅(qū)動船舶編隊控制問題描述。水面欠驅(qū)動船舶運動狀態(tài)采用二維坐標系近似描述形式，給出了大地坐標系和局部體坐標系及其坐標轉換關系。并研究了欠驅(qū)動船舶運動控制數(shù)學描述方法，即欠驅(qū)動船舶動力學方程和運動學方程。進而設計船舶編隊控制框架，它包括兩個主要控制問題，即領導者跟蹤期望航跡問題和跟隨者與領導者保持編隊隊形問題。
　　二、針對領導者跟蹤期望航跡控制問題，首先通過虛擬船舶給出領導者船舶的期望航跡，然后建立領導者船舶與期望航跡

3、的運動學誤差方程，并基于滑模控制理論為領導者船舶設計航跡跟蹤控制器，實現(xiàn)對期望航跡的跟蹤控制，同時滿足對海風、海浪和洋流等外界擾動的抑制要求，最后，通過仿真實驗驗證所設計的控制器一致收斂的有效性。
　　三、針對跟隨者與領導者保持編隊隊形問題，將編隊控制問題轉化為船舶之間保持固定距離和航向角的問題?？紤]領導者船舶與跟隨者船舶航行時的位置與速度關系，設計編隊誤差方程，并基于滑模理論為跟隨者船舶設計編隊控制器，保證船舶間的相對距離和相對