水面無人艇集群及其控制方法研究
發(fā)布時間：2021-08-21 04:37
隨著海洋空間中水面及水下作業(yè)任務逐漸向復雜化、規(guī)�；较虬l(fā)展,特別是無人智能集群式海洋軍事作業(yè)任務是今后海洋軍事行動模式的重要發(fā)展方向,水面無人艇集群作為海洋智能機器人技術發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物,憑借其海-空界面運行的優(yōu)勢,充當了立體化海洋空間的關鍵節(jié)點。本文旨在研制開發(fā)一套水面無人艇集群系統(tǒng),主要圍繞系統(tǒng)總體方案設計、無人艇及其集群控制、系統(tǒng)軟件設計、系統(tǒng)調試與試驗等方面展開研究。綜合分析系統(tǒng)的控制需求,對系統(tǒng)的總體控制方案進行設計,包括動力分系統(tǒng)、通信分系統(tǒng)、導航定位分系統(tǒng)以及控制分系統(tǒng)設計。系統(tǒng)采用集中式的控制架構,組建無線局域網(wǎng)實現(xiàn)岸站與各艘無人艇之間的通信,實時動態(tài)載波相位差分技術保證了無人艇的精準導航與定位,實現(xiàn)了無人艇的手動遙控、定點鎮(zhèn)定、航跡跟蹤及集群作業(yè)等功能。針對無人艇的定點鎮(zhèn)定與航跡跟蹤問題,從欠驅動無人艇的水平面運動數(shù)學模型出發(fā),在極坐標系中建立跟蹤誤差的動態(tài)模型,并通過虛擬導航艇的“協(xié)助”行為,實現(xiàn)了水面無人艇航跡跟蹤與定點鎮(zhèn)定的一體化控制。引入一階滑模微分器,解決了虛擬控制量求導引起項數(shù)膨脹的問題。仿真結果表明,無人艇航跡跟蹤效果顯著,并能在預期位置自動停泊。...
【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：95 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
“Protector”無人作戰(zhàn)艇
“SESAMO”無人艇
的水面無人艇“ROAZ”[9]；意大利 M.Caccia 團隊研制的 SESAMO 無人艇（如圖 1-4所示），主要用于海氣界面能量與物質交換研究[10]；美國弗羅里達大學研發(fā)的水面無人艇“GSV”，用于特定水域的環(huán)境監(jiān)測與評估[11]；日本的 Yamaha 公司研制的 UMV-O系列的首艇——“Kan-chan”無人艇（如圖 1-5 所示），主要應用于大洋寬闊海域進行海洋大氣觀測[12]。圖 1-2 “Spartan”高速作戰(zhàn)無人艇 圖 1-3 “Protector”無人作戰(zhàn)艇
【參考文獻】：
期刊論文
[1]無人艇自適應路徑跟蹤控制器的設計與驗證[J]. 文元橋,楊吉,王亞周,張純瑋,周陽. 哈爾濱工程大學學報. 2019(03)
[2]美軍無人系統(tǒng)蜂群技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析[J]. 許彪,張宇,王超. 飛航導彈. 2018(03)
[3]基于PLC的小型無人船控制系統(tǒng)的研制[J]. 張少明,崔浩,梁家銓,蔣祖星. 艦船電子工程. 2018(02)
[4]具有輸入飽和的欠驅動船舶編隊控制[J]. 林安輝,蔣德松,曾建平. 自動化學報. 2018(08)
[5]欠驅動船舶神經(jīng)網(wǎng)絡自適應路徑跟蹤控制[J]. 楊迪,郭晨,朱玉華,付思. 智能系統(tǒng)學報. 2018(02)
[6]欠驅動船舶路徑跟蹤的強化學習迭代滑�？刂芠J]. 沈智鵬,代昌盛. 哈爾濱工程大學學報. 2017(05)
[7]多無人機協(xié)同編隊飛行控制研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 宗群,王丹丹,邵士凱,張博淵,韓宇. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2017(03)
[8]領航跟隨法和勢函數(shù)組合的船舶編隊控制[J]. 李蕓,肖英杰. 控制理論與應用. 2016(09)
[9]基于雙天線GPS的高精度姿態(tài)測量應用技術研究[J]. 王宏偉. 自動化技術與應用. 2016(05)
[10]LabVIEW與S7-1200系列PLC基于Modbus TCP/IP協(xié)議的通信方法[J]. 羅光耀,張龍剛,俞瑞昕. 塑料包裝. 2015(05)
博士論文
[1]欠驅動水面船舶運動的非線性控制研究[D]. 孟威.大連海事大學 2012
[2]無人艇的非線性運動控制方法研究[D]. 廖煜雷.哈爾濱工程大學 2012
[3]艦船編隊的魯棒自適應控制[D]. 彭周華.大連海事大學 2011
[4]二階非完整性水下機器人的路徑跟蹤與協(xié)調控制研究[D]. 向先波.華中科技大學 2010
[5]欠驅動水面船舶的非線性自適應控制研究[D]. 劉楊.大連海事大學 2010
碩士論文
[1]淺水區(qū)域無人探測艇編隊巡航路徑規(guī)劃研究[D]. 包昕幼.華南理工大學 2018
[2]面向智能工廠的設備數(shù)據(jù)采集與遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究[D]. 李佳璇.南京航空航天大學 2018
[3]基于終端滑模的欠驅動水面船舶航跡跟蹤及編隊控制[D]. 王昱棋.大連海事大學 2017
[4]基于滑模的欠驅動水面船舶編隊控制[D]. 邱小璐.大連海事大學 2016
[5]基于LabVIEW的電能質量監(jiān)測管理系統(tǒng)設計[D]. 任春麗.湖南大學 2011
本文編號：3354889
【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：95 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
“Protector”無人作戰(zhàn)艇
“SESAMO”無人艇
的水面無人艇“ROAZ”[9]；意大利 M.Caccia 團隊研制的 SESAMO 無人艇（如圖 1-4所示），主要用于海氣界面能量與物質交換研究[10]；美國弗羅里達大學研發(fā)的水面無人艇“GSV”，用于特定水域的環(huán)境監(jiān)測與評估[11]；日本的 Yamaha 公司研制的 UMV-O系列的首艇——“Kan-chan”無人艇（如圖 1-5 所示），主要應用于大洋寬闊海域進行海洋大氣觀測[12]。圖 1-2 “Spartan”高速作戰(zhàn)無人艇 圖 1-3 “Protector”無人作戰(zhàn)艇
【參考文獻】：
期刊論文
[1]無人艇自適應路徑跟蹤控制器的設計與驗證[J]. 文元橋,楊吉,王亞周,張純瑋,周陽. 哈爾濱工程大學學報. 2019(03)
[2]美軍無人系統(tǒng)蜂群技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析[J]. 許彪,張宇,王超. 飛航導彈. 2018(03)
[3]基于PLC的小型無人船控制系統(tǒng)的研制[J]. 張少明,崔浩,梁家銓,蔣祖星. 艦船電子工程. 2018(02)
[4]具有輸入飽和的欠驅動船舶編隊控制[J]. 林安輝,蔣德松,曾建平. 自動化學報. 2018(08)
[5]欠驅動船舶神經(jīng)網(wǎng)絡自適應路徑跟蹤控制[J]. 楊迪,郭晨,朱玉華,付思. 智能系統(tǒng)學報. 2018(02)
[6]欠驅動船舶路徑跟蹤的強化學習迭代滑�？刂芠J]. 沈智鵬,代昌盛. 哈爾濱工程大學學報. 2017(05)
[7]多無人機協(xié)同編隊飛行控制研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 宗群,王丹丹,邵士凱,張博淵,韓宇. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2017(03)
[8]領航跟隨法和勢函數(shù)組合的船舶編隊控制[J]. 李蕓,肖英杰. 控制理論與應用. 2016(09)
[9]基于雙天線GPS的高精度姿態(tài)測量應用技術研究[J]. 王宏偉. 自動化技術與應用. 2016(05)
[10]LabVIEW與S7-1200系列PLC基于Modbus TCP/IP協(xié)議的通信方法[J]. 羅光耀,張龍剛,俞瑞昕. 塑料包裝. 2015(05)
博士論文
[1]欠驅動水面船舶運動的非線性控制研究[D]. 孟威.大連海事大學 2012
[2]無人艇的非線性運動控制方法研究[D]. 廖煜雷.哈爾濱工程大學 2012
[3]艦船編隊的魯棒自適應控制[D]. 彭周華.大連海事大學 2011
[4]二階非完整性水下機器人的路徑跟蹤與協(xié)調控制研究[D]. 向先波.華中科技大學 2010
[5]欠驅動水面船舶的非線性自適應控制研究[D]. 劉楊.大連海事大學 2010
碩士論文
[1]淺水區(qū)域無人探測艇編隊巡航路徑規(guī)劃研究[D]. 包昕幼.華南理工大學 2018
[2]面向智能工廠的設備數(shù)據(jù)采集與遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究[D]. 李佳璇.南京航空航天大學 2018
[3]基于終端滑模的欠驅動水面船舶航跡跟蹤及編隊控制[D]. 王昱棋.大連海事大學 2017
[4]基于滑模的欠驅動水面船舶編隊控制[D]. 邱小璐.大連海事大學 2016
[5]基于LabVIEW的電能質量監(jiān)測管理系統(tǒng)設計[D]. 任春麗.湖南大學 2011
本文編號：3354889
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