水面無人艇（Unmanned Surface Vehicle,USV）是一種新型的海上作業(yè)平臺,因其模塊化、無人化、智能化等優(yōu)點在海洋偵察和軍事領域中得到了全面推廣。然而由于海洋環(huán)境具有復雜多變的特點,僅僅依靠單艇作業(yè)無法完成預期的目標,編隊控制以其特有的高度適應性、容錯性、魯棒性及自組織性有效彌補了單艇難以完成復雜任務的缺陷,是近年來學者研究的重點。本文主要研究了水面無人艇編隊在存在外界擾動和執(zhí)行機構(gòu)時滯的情況下如何能夠保證各艇以預期的距離和角度持續(xù)航行,論文的具體工作內(nèi)容如下:首先,綜述了水面無人艇編隊控制的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,對無人艇編隊的控制方法及數(shù)學模型進行介紹,選取無人艇的三自由度運動對控制模型進行簡化,基于領導跟隨者編隊模型給出了領航艇和跟隨艇之間的相對運動方程。其次,針對水面無人艇的編隊控制問題,提出了自抗擾控制器（Active Disturbance Rejection Controller,ADRC）,并對其結(jié)構(gòu)以及原理進行了分析�？紤]到ADRC存在參數(shù)眾多,難以整定的現(xiàn)象,利用粒子群算法（Particle Swarm Optimization,PSO）收斂速度較快,簡... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 編隊控制研究現(xiàn)狀
    1.3 時滯問題研究現(xiàn)狀
    1.4 論文結(jié)構(gòu)及主要內(nèi)容
第2章 水面無人艇相關控制模型
    2.1 單艇數(shù)學模型
        2.1.1 參考坐標系
        2.1.2 單艇的運動數(shù)學模型
    2.2 船舶運動干擾的數(shù)學模型
        2.2.1 風的干擾模型
        2.2.2 浪的干擾模型
        2.2.3 流的干擾模型
    2.3 編隊隊形控制方法
        2.3.1 編隊控制問題
        2.3.2 編隊控制策略
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基本自抗擾控制器
    3.1 基于領導-跟隨者編隊結(jié)構(gòu)
    3.2 PID控制器
    3.3 自抗擾控制器
        3.3.1 經(jīng)典微分器
        3.3.2 非線性跟蹤微分器
        3.3.3 擴張狀態(tài)觀測器
        3.3.4 非線性誤差反饋
        3.3.5 自抗擾控制器算法
        3.3.6 仿真實例
    3.4 本章小結(jié)
第4章 自抗擾控制器的參數(shù)優(yōu)化
    4.1 參數(shù)優(yōu)化
    4.2 遺傳算法
        4.2.1 遺傳算法原理
        4.2.2 遺傳算法流程
    4.3 粒子群算法及其改進算法
        4.3.1 粒子群算法原理
        4.3.2 標準粒子群算法及其流程
        4.3.3 粒子群算法的收斂過程
    4.4 基于標準粒子群算法的自抗擾控制器參數(shù)優(yōu)化
    4.5 PSO-ADRC仿真
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于抗時滯的無人艇編隊控制
    5.1 引言
    5.2 基于SMITH預估器的時延控制
        5.2.1 Smith預估器
        5.2.2 PID-Smith預估器仿真
    5.3 基于互相關函數(shù)的時延估計
        5.3.1 具有延遲輸入的自抗擾控制
        5.3.2 基本互相關延時估計算法
        5.3.3 廣義互相關時延估計算法
        5.3.4 時延估計仿真
    5.4 含有時滯的水面無人艇編隊控制
        5.4.1 編隊控制器設計
        5.4.2 時延估計仿真
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]粒子群優(yōu)化分數(shù)階控制器及欠驅(qū)動船舶航向控制研究[D]. 李光宇.大連海事大學 2016
[2]基于全局優(yōu)化和局部學習的進化多目標優(yōu)化算法[D]. 左益.西安電子科技大學 2016
[3]水面無人艇航跡規(guī)劃與跟蹤技術研究[D]. 李旺.哈爾濱工程大學 2016
[4]船舶動力定位系統(tǒng)的自抗擾控制研究[D]. 雷正玲.大連海事大學 2014
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碩士論文
[1]基于遺傳算法模糊PID控制的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)研究[D]. 王坤.華北水利水電大學 2018
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[3]幾類具有未建模動態(tài)非線性系統(tǒng)自適應神經(jīng)網(wǎng)絡控制[D]. 孫菀婧.渤海大學 2017
[4]基于模糊PID控制的無人船舵機控制系統(tǒng)研究[D]. 段夢霞.海南大學 2017
[5]一類多輸入/多輸出不確定非線性系統(tǒng)的輸出反饋控制[D]. 渠立松.浙江大學 2017
[6]多艘動力定位船魯棒自適應編隊控制研究[D]. 王彬.哈爾濱工程大學 2017
[7]基于遺傳算法的模擬集成電路優(yōu)化設計[D]. 巴京.南京郵電大學 2016
[8]基于史密斯預估器的時滯系統(tǒng)控制研究[D]. 丁曉迪.江南大學 2016
[9]帶觀測器的船舶動力定位時滯控制研究[D]. 朱德鵬.哈爾濱工程大學 2016
[10]執(zhí)行機構(gòu)滯后的動力定位船控制方法研究[D]. 焦金鵬.哈爾濱工程大學 2016



本文編號：3175408