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、維護國家海上利益的重要手段，無人艇的研究日益成為各國學者研究的重點和熱點。無人艇航行時海面環(huán)境復雜多變，如何保證無人艇在安全航行的前提下精準快速跟蹤所設定航跡路線成為了完成無人艇戰(zhàn)略戰(zhàn)術目標的基礎。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的路徑跟蹤，在研究和參考了大量國內(nèi)外學者著作的基礎上，以

2、大連海事大學“藍信”號水面無人艇作為研究對象。針對直線路徑跟蹤控制問題，分別進行了間接路徑跟蹤控制器和直接路徑跟蹤控制器的設計和仿真驗證，并且設計了串級模糊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)學模型建立的相關知識對“藍信”號無人艇分別進行了線性數(shù)學模型和非線性數(shù)學模型的建立，并且根據(jù)無人艇操縱實驗的數(shù)據(jù)進行了模型參數(shù)的辨識。為后文設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)學模型。⑵在進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，分別設計了模糊PID航向控制器和模糊PID航跡控制器。設計了雙環(huán)串級直線路徑跟蹤控制仿真系統(tǒng)，仿真結果表明所設計的控制系統(tǒng)具有良好的自適應能力，能夠實現(xiàn)快速精準的直線路徑跟蹤的控制目標。⑶在進行直接路徑跟蹤控制方法的研究中，結合反步法和滑?？刂圃?。針對包含二階舵機的無人艇模型設計了反步滑模直線路徑跟蹤控制器，仿真結果表明了該控制器的直線航跡跟蹤控制精