無(wú)人艇因其尺寸小、吃水淺和功能多樣等特點(diǎn),被廣泛用在內(nèi)河和近海場(chǎng)景執(zhí)行無(wú)人任務(wù),例如水質(zhì)采樣、島礁測(cè)繪等。本文以課題組的“精海8-b”無(wú)人艇為研究對(duì)象,對(duì)無(wú)人艇的路徑點(diǎn)跟蹤任務(wù)進(jìn)行了研究。針對(duì)無(wú)人艇在急轉(zhuǎn)彎等極端場(chǎng)景存在的跟蹤誤差大、誤差收斂緩慢等問(wèn)題,提出了基于LOS（Line-ofSight）制導(dǎo)與廣義預(yù)測(cè)控制（generalized predictive control,GPC）的路徑規(guī)劃方法和基于滑�？刂疲╯liding mode control,SMC）的軌跡跟蹤方法,并將兩種方法結(jié)合提出LOS-GPC-SMC控制策略,實(shí)現(xiàn)了無(wú)人艇的路徑點(diǎn)跟蹤控制。在此基礎(chǔ)上,開(kāi)展了編隊(duì)控制研究,采用跟隨者獨(dú)立控制的方法,通過(guò)編隊(duì)控制運(yùn)動(dòng)學(xué)將編隊(duì)控制問(wèn)題轉(zhuǎn)化為軌跡跟蹤問(wèn)題,最終實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)航者-跟隨者的編隊(duì)控制。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:在無(wú)人艇運(yùn)動(dòng)建模方面,為了簡(jiǎn)化控制難度,在考慮外界干擾的情況下,建立了只考慮船縱蕩、橫蕩和艏搖三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)的無(wú)人艇水動(dòng)力模型。為了使后續(xù)生成的虛擬軌跡中包含船體的機(jī)動(dòng)性能約束,建立了“精海8-b”無(wú)人艇的Nomoto模型。此外,因?yàn)椤熬?-b”無(wú)人艇采用的是雙... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

“精海8-b”無(wú)人艇六自由度運(yùn)動(dòng)模型

的 Nomoto 模型生成虛擬軌跡即可。這里直接給出由團(tuán)隊(duì)師兄通過(guò)辨識(shí)得出的“精海 8-b”無(wú)人艇的 Nomoto 一階線(xiàn)性模型參數(shù)： K=0.1555,T=0.2214 。可得出“精海 8-b”無(wú)人艇的 Nomoto 模型為： 0.2214r r 0.1555 (2-12) 2.2.3 “精海 8-b”無(wú)人艇的驅(qū)動(dòng)力變換 “精海 8-b”無(wú)人艇是一艘小型電推無(wú)人艇，并且采用的是雙螺旋槳驅(qū)動(dòng)，其推進(jìn)系統(tǒng)表示為下圖:

上海大學(xué)碩士學(xué)位論文19較好的跟蹤效果[3][54]。LOS制導(dǎo)中通常需要選取三個(gè)點(diǎn)，以船舶中的制導(dǎo)為例，第一個(gè)點(diǎn)通常是路徑起始點(diǎn)，記為,kkkPxy，第二個(gè)點(diǎn)是船舶自身的坐標(biāo)點(diǎn)，記為tttPx,y，第三個(gè)點(diǎn)通常是下一個(gè)路徑點(diǎn)，記為111,kkkPxy。船舶切入期望路徑的點(diǎn)選取為kP到k1P中間的一個(gè)點(diǎn)，記為intintintPx,y，常見(jiàn)的intP選取方式有三種：方法○1將下一個(gè)目標(biāo)跟蹤點(diǎn)k1P作為船舶切入路徑點(diǎn)，即intk1PP；方法○2根據(jù)船舶距離期望軌跡的橫向誤差e與沿軌跡的縱向距離計(jì)算得出intP的位置，nL（L表示船長(zhǎng)）。因?yàn)榉椒ā?在跟蹤時(shí)容易出現(xiàn)較大的橫向誤差，方法○2在橫向距離較大時(shí)可能無(wú)法收斂到期望，所以常用的是方法○3，表示如下圖所示：圖3.1LOS制導(dǎo)示意圖圖3.1中kP與k1P為期望路徑點(diǎn)，兩者之間的連線(xiàn)通常被設(shè)計(jì)為期望路徑，圖中的e表示船對(duì)期望軌跡的橫向誤差。設(shè)定一個(gè)圓，將圓與kPk1P線(xiàn)段的交點(diǎn)處記為intP，圓的半徑為rnL（L表示船長(zhǎng)），圓心為船體坐標(biāo)系的原點(diǎn),kkkPxy。圖中LOS為所求期望艏向角，船舶接下來(lái)只需要跟蹤LOS即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)路徑點(diǎn)的跟蹤。要求出期望艏向角LOS，得先求出路徑點(diǎn)intintintPx,y的坐標(biāo)：222intintttxxyyr(3-1)int1int1tkktkkyyyyxxxx(3-2)接下來(lái)可求得期望艏向角LOS：

【參考文獻(xiàn)】：
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