發(fā)布時(shí)間：2021-07-01 11:59

　　針對(duì)新型半潛式無(wú)人艇在導(dǎo)航航行過(guò)程中軌跡跟蹤誤差較大的問(wèn)題,提出基于模型預(yù)測(cè)控制（MPC）的軌跡跟蹤控制方法.并建立新型半潛式無(wú)人艇的運(yùn)動(dòng)模型,基于實(shí)際參數(shù),構(gòu)建MPC目標(biāo)函數(shù)和系統(tǒng)約束條件,將半潛式無(wú)人艇軌跡跟蹤問(wèn)題轉(zhuǎn)化為最優(yōu)值問(wèn)題;利用仿真軟件,對(duì)控制算法進(jìn)行了仿真分析.利用衛(wèi)星定位設(shè)備進(jìn)行了導(dǎo)航軌跡跟蹤試驗(yàn).仿真與試驗(yàn)結(jié)果表明:基于MPC的軌跡跟蹤控制方法提高了半潛式無(wú)人艇的導(dǎo)航軌跡跟蹤精度,跟蹤精度比原有PID控制方法提高了50%左右. 

【文章來(lái)源】：全球定位系統(tǒng). 2020,45(03)CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

半潛式無(wú)人艇運(yùn)動(dòng)模型

在半潛式無(wú)人艇進(jìn)行導(dǎo)航軌跡跟蹤的過(guò)程中,首先根據(jù)半潛式無(wú)人艇的初始狀態(tài)(位置,航向角,速度),結(jié)合半潛式無(wú)人艇的預(yù)測(cè)模型得出系統(tǒng)的預(yù)測(cè)輸出;然后將預(yù)測(cè)輸出和參考軌跡的誤差值和系統(tǒng)約束參數(shù)結(jié)合目標(biāo)函數(shù),求解出控制量;最后將控制量和外界干擾量共同作用到半潛式無(wú)人艇并保持一個(gè)控制周期,并將半潛式無(wú)人艇新的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)輸入至預(yù)測(cè)模型中,完成一個(gè)周期內(nèi)的控制過(guò)程,基于MPC的半潛式無(wú)人艇導(dǎo)航軌跡跟蹤控制原理如圖2所示.為了使上述過(guò)程便于實(shí)施,首先對(duì)半潛式無(wú)人艇的狀態(tài)空間方程進(jìn)行線性化和離散化,得到新的離散化狀態(tài)空間方程;然后結(jié)合新的離散化狀態(tài)空間方程、目標(biāo)函數(shù)和系統(tǒng)約束,可將半潛式無(wú)人艇導(dǎo)航軌跡跟蹤問(wèn)題轉(zhuǎn)化為最優(yōu)值問(wèn)題進(jìn)行求解.2.1 狀態(tài)方程線性化

在仿真過(guò)程中真實(shí)軌跡點(diǎn)(xs,ys)與參考軌跡點(diǎn)(xR,yR)之間的軌跡跟蹤誤差 d s = (x s -x R ) 2 +(y s -y R ) 2 ,仿真過(guò)程流程如圖3所示.3.2 仿真結(jié)果及分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于改進(jìn)模糊算法的水面無(wú)人艇自主避障[J]. 林政,呂霞付.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2019(09)
[2]基于模型預(yù)測(cè)控制的潛艇水平面航跡控制算法[J]. 張子昌,林莉,徐雪峰,趙光.  中國(guó)艦船研究. 2019(03)
[3]國(guó)內(nèi)外無(wú)人艇發(fā)展現(xiàn)狀及典型作戰(zhàn)應(yīng)用研究[J]. 王石,張建強(qiáng),楊舒卉,張博倫.  火力與指揮控制. 2019(02)
[4]一種半潛式無(wú)人艇的設(shè)計(jì)[J]. 趙濤,何龍,李衛(wèi),高浩,胡慶松,張麗珍.  上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(02)
[5]無(wú)人艇操縱系統(tǒng)模糊建模[J]. 井輝.  艦船科學(xué)技術(shù). 2018(20)
[6]基于MPC的無(wú)人船運(yùn)動(dòng)控制及可視化仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J]. 吳青,王樂(lè),柳晨光,初秀民.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2016(02)
[7]欠驅(qū)動(dòng)水面船舶的軌跡跟蹤模型預(yù)測(cè)控制器[J]. 柳晨光,初秀民,王樂(lè),謝朔,吳青.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(12)
[8]基于解析模型預(yù)測(cè)控制的欠驅(qū)動(dòng)船舶路徑跟蹤控制器設(shè)計(jì)[J]. 王曉飛,張葆華,褚德英,張靖?jìng)?  船海工程. 2012(01)
[9]基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶自動(dòng)駕駛儀的研究[J]. 吳燕翔,李權(quán)任,甘世紅,劉雨青.  船舶工程. 2009(04)

博士論文
[1]基于預(yù)測(cè)控制的無(wú)人船運(yùn)動(dòng)控制方法研究[D]. 柳晨光.武漢理工大學(xué) 2017

碩士論文
[1]基于廣義預(yù)測(cè)控制的無(wú)人艇航跡跟蹤研究[D]. 劉恒志.河南大學(xué) 2018
[2]AUV動(dòng)力學(xué)模型研究及在組合導(dǎo)航中的應(yīng)用[D]. 王陽(yáng)陽(yáng).東南大學(xué) 2016
[3]噴水推進(jìn)無(wú)人艇六自由度運(yùn)動(dòng)建模與仿真研究[D]. 岳晉.大連海事大學(xué) 2016
[4]基于預(yù)測(cè)控制的水面無(wú)人艇航跡跟蹤方法研究[D]. 黎為.哈爾濱工程大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3259095