目前,海上航行的船舶大多數(shù)屬于欠驅(qū)動(dòng)船舶,對(duì)欠驅(qū)動(dòng)船舶運(yùn)動(dòng)控制的研究對(duì)于降低設(shè)備成本,提高海上航行安全性具有重要意義。本文對(duì)欠驅(qū)動(dòng)船舶的航跡跟蹤控制進(jìn)行研究,主要內(nèi)容包括:建立船舶6自由度運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,分析船舶運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性,做進(jìn)一步簡(jiǎn)化后得到欠驅(qū)動(dòng)船舶的3自由度運(yùn)動(dòng)模型,為之后的研究和仿真打下基礎(chǔ)。針對(duì)路徑跟蹤控制過(guò)程中要求船速保持恒定而無(wú)法快速消除橫向偏差的問(wèn)題,將橫向偏差和速度控制同時(shí)考慮到控制器的設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)了一種基于LOS引導(dǎo)律的時(shí)變速度路徑跟蹤控制器。首先運(yùn)用狀態(tài)反饋和反步法分別推導(dǎo)出船舶的加速度,再利用最小二乘法對(duì)求得的兩個(gè)加速度進(jìn)行估計(jì),在此基礎(chǔ)上得到最終的控制律。仿真實(shí)驗(yàn)表明所設(shè)計(jì)的控制器能夠使船舶根據(jù)橫向偏差及其變化率調(diào)整速度,更快速地達(dá)到預(yù)設(shè)路徑。針對(duì)軌跡跟蹤中常規(guī)的線性反饋控制容易引起船舶推力飽和以及能耗增加的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了基于CB引導(dǎo)律的非線性反饋控制器,將船舶軌跡跟蹤過(guò)程中的位置偏差和速度偏差考慮到控制回路中,調(diào)節(jié)控制器性能。設(shè)計(jì)了三組不同的控制器,在不同的初始條件下對(duì)線性反饋控制器和非線性反饋控制器進(jìn)行對(duì)比,仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了非線性反饋控制器的優(yōu)越性。針對(duì)... 

【文章來(lái)源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

船體坐標(biāo)系和固定坐標(biāo)系

程中預(yù)設(shè)的路徑與時(shí)間無(wú)關(guān)，是不考慮時(shí)間的幾何制主要分為兩個(gè)目標(biāo)[45]：標(biāo)：保證船舶的位置收斂到幾何路徑上；標(biāo)：保證船舶的速度滿足期望要求。舶路徑跟蹤控制器的設(shè)計(jì)中，通常將船舶的速度控開(kāi)來(lái)。而跟蹤過(guò)程中如果橫向偏差較大，保持較小偏離預(yù)設(shè)路徑，其首要目標(biāo)——幾何目標(biāo)不能得到基于 LOS 引導(dǎo)律，提出一種時(shí)變速度的路徑跟蹤控獲得船舶所需的艏向角，并將船舶的位置控制和速度計(jì)當(dāng)中，使得船舶能根據(jù)橫向偏差的大小及其變化算法

路徑跟蹤問(wèn)題描述cos()sin()

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]欠驅(qū)動(dòng)水面船舶的有限時(shí)間航跡跟蹤控制[J]. 王昱棋,李鐵山.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(05)
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[5]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)
[6]基于狀態(tài)估計(jì)器的船舶動(dòng)力定位模型預(yù)測(cè)控制[J]. 王剛,李文華,陳海泉,藺本浩.  大連海事大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[7]欠驅(qū)動(dòng)無(wú)人水下航行器三維軌跡跟蹤的反步控制[J]. 徐健,汪慢,喬磊.  控制理論與應(yīng)用. 2014(11)
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[9]欠驅(qū)動(dòng)水面船舶的非線性滑模軌跡跟蹤控制[J]. 孟威,郭晨,孫富春,劉楊.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(05)
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博士論文
[1]動(dòng)力定位船任務(wù)驅(qū)動(dòng)的跟蹤控制方法研究[D]. 張愛(ài)華.哈爾濱工程大學(xué) 2014
[2]欠驅(qū)動(dòng)船舶運(yùn)動(dòng)的非線性魯棒控制研究[D]. 王巖.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[3]欠驅(qū)動(dòng)水面船舶運(yùn)動(dòng)的非線性控制研究[D]. 孟威.大連海事大學(xué) 2012
[4]欠驅(qū)動(dòng)水面船舶航向、航跡非線性魯棒控制研究[D]. 劉文江.山東大學(xué) 2012
[5]基于解析模型預(yù)測(cè)控制的欠驅(qū)動(dòng)船舶路徑跟蹤控制研究[D]. 王曉飛.上海交通大學(xué) 2009
[6]欠驅(qū)動(dòng)水面船舶非線性反饋控制研究[D]. 卜仁祥.大連海事大學(xué) 2008
[7]水面船舶的非線性控制研究[D]. 程金.中國(guó)科學(xué)院研究生院（自動(dòng)化研究所） 2007

碩士論文
[1]欠驅(qū)動(dòng)船舶運(yùn)動(dòng)的自適應(yīng)迭代滑�？刂蒲芯縖D]. 代昌盛.大連海事大學(xué) 2017
[2]欠驅(qū)動(dòng)船舶軌跡跟蹤滑模非線性控制研究[D]. 王耀祿.大連海事大學(xué) 2015
[3]基于模型預(yù)測(cè)控制的無(wú)人駕駛車輛軌跡跟蹤控制算法研究[D]. 孫銀健.北京理工大學(xué) 2015
[4]欠驅(qū)動(dòng)水面船舶路徑跟蹤的非線性自適應(yīng)控制[D]. 楊迪.大連海事大學(xué) 2013
[5]欠驅(qū)動(dòng)船舶航跡跟蹤控制技術(shù)研究[D]. 王勇.哈爾濱工程大學(xué) 2011



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