無(wú)人水面艇(Unmanned Surface Vessel,USV)是一種智能化、自主化的海洋裝備,綜合了多種高新技術(shù),同無(wú)人機(jī)、無(wú)人車一樣,是國(guó)家未來(lái)構(gòu)建海陸空三位一體綜合信息系統(tǒng)的重要組成部分。無(wú)人水面艇在環(huán)境探測(cè)、水文監(jiān)測(cè)、海洋測(cè)繪、海洋維權(quán)、敵情偵測(cè)等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要作用。面對(duì)復(fù)雜未知的海洋環(huán)境,設(shè)計(jì)一種穩(wěn)定可靠的無(wú)人水面艇自主航行控制器,是無(wú)人水面艇自主控制研究的重要內(nèi)容之一。本文以大連海事大學(xué)“藍(lán)信”號(hào)無(wú)人水面艇為研究對(duì)象,為了解決含有模型不確定性和外界干擾條件下的欠驅(qū)動(dòng)無(wú)人水面艇自主航行控制問(wèn)題,主要完成了以下研究工作:1、介紹了本論文應(yīng)用到的基礎(chǔ)知識(shí),包括Lyapunov穩(wěn)定性理論、Backstepping理論、動(dòng)態(tài)面控制(DSC)技術(shù)。依據(jù)船舶數(shù)學(xué)模型的知識(shí)建立了“藍(lán)信”號(hào)無(wú)人水面艇操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,包括三自由度運(yùn)動(dòng)模型、響應(yīng)型操縱模型和海況干擾模型,并搭建了無(wú)人水面艇操縱運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)。2、針對(duì)無(wú)人水面艇的自主航向控制,利用非線性干擾觀測(cè)器(NDOB)觀測(cè)系統(tǒng)不確定性和外界干擾,在控制中作等量補(bǔ)償,并通過(guò)引入動(dòng)態(tài)面技術(shù)解決“計(jì)算膨脹”的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種基于非線性干擾觀測(cè)...

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 欠驅(qū)動(dòng)無(wú)人水面艇航行控制概述
    1.3 無(wú)人水面艇航行控制研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 無(wú)人水面艇航向控制
        1.3.2 無(wú)人水面艇航跡控制
    1.4 研究?jī)?nèi)容以及論文主要章節(jié)
第2章 理論基礎(chǔ)
    2.1 Lyapunov穩(wěn)定性理論
        2.1.1 基本概念
        2.1.2 Lyapunov穩(wěn)定性定理
        2.1.3 Barbalet引理
    2.2 Backstepping理論基礎(chǔ)
    2.3 動(dòng)態(tài)面理論
    2.4 無(wú)人水面艇數(shù)學(xué)模型
        2.4.1 無(wú)人水面艇線性數(shù)學(xué)模型
        2.4.2 無(wú)人水面艇非線性數(shù)學(xué)模型
    2.5 無(wú)人水面艇運(yùn)動(dòng)的干擾數(shù)學(xué)模型
        2.5.1 海風(fēng)干擾
        2.5.2 海浪干擾
        2.5.3 海流干擾
    2.6 本章小結(jié)
第3章 無(wú)人水面艇航向跟蹤控制
    3.1 “藍(lán)信”號(hào)無(wú)人水面艇的數(shù)學(xué)模型
    3.2 非線性干擾觀測(cè)器
        3.2.1 無(wú)人水面艇不確定性動(dòng)態(tài)方程
        3.2.2 非線性干擾觀測(cè)器(NDOB)的設(shè)計(jì)
    3.3 基于NDOB的航向跟蹤控制
        3.3.1 控制器設(shè)計(jì)
        3.3.2 仿真驗(yàn)證與結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 無(wú)人水面艇航跡跟蹤控制
    4.1 LOS制導(dǎo)控制算法
    4.2 基于LOS的間接航跡跟蹤控制
        4.2.1 控制器設(shè)計(jì)
        4.2.2 仿真驗(yàn)證與結(jié)果分析
    4.3 基于NDOB的直接航跡跟蹤控制
        4.3.1 控制器設(shè)計(jì)
        4.3.2 仿真驗(yàn)證與結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 “藍(lán)信”號(hào)無(wú)人水面艇航行控制的實(shí)船驗(yàn)證
    5.1 無(wú)人水面艇航行控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        5.1.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.1.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.2 航向跟蹤控制的實(shí)船驗(yàn)證
    5.3 航跡跟蹤控制的實(shí)船驗(yàn)證
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 本文主要研究?jī)?nèi)容
    6.2 本文主要的創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號(hào)：3826199