發(fā)布時(shí)間：2017-08-02 22:26

  本文關(guān)鍵詞：無人水面艇直線路徑跟蹤控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 無人水面艇 直線路徑跟蹤 模糊自適應(yīng)PID LOS制導(dǎo)算法 反步法

【摘要】：無人水面艇作為一種監(jiān)測(cè)海洋環(huán)境、維護(hù)海洋權(quán)益和現(xiàn)代化軍事作戰(zhàn)的裝備,具有廣泛的應(yīng)用前景,已成為了國(guó)內(nèi)外智能化海洋裝備的研究熱點(diǎn)之一。在復(fù)雜多變的海洋環(huán)境中,能夠自主的精確和快速跟蹤期望的航跡路徑是保證無人水面艇的安全航行和順利完成指定任務(wù)的前提和基礎(chǔ),也是無人水面艇智能控制技術(shù)中自主運(yùn)動(dòng)控制研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。因此,為了實(shí)現(xiàn)無人水面艇航跡的精確和快速的跟蹤控制,本文將大連海事大學(xué)"藍(lán)信"號(hào)無人水面艇作為研究對(duì)象,針對(duì)其直線路徑跟蹤問題分別進(jìn)行了直接航跡跟蹤控制的仿真研究和間接航跡跟蹤控制器的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證工作,主要內(nèi)容分為以下幾部分:首先,建立了無人艇的線性數(shù)學(xué)模型與非線性數(shù)學(xué)模型,根據(jù)實(shí)船操縱運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了模糊自適應(yīng)PID航向控制器,給出了模糊整定規(guī)則和控制參數(shù),實(shí)現(xiàn)了控制的參數(shù)在線自整定,并在風(fēng)、浪、流等干擾的情況下進(jìn)行了航向跟蹤控制的仿真。仿真結(jié)果表明,模糊自適應(yīng)PID航向跟蹤控制器具有良好的自適應(yīng)性能。其次,在對(duì)間接航跡跟蹤控制方法的研究中,將Line-Of-Sight(LOS)制導(dǎo)算法與模糊自適應(yīng)PID航向跟蹤控制相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種基于LOS制導(dǎo)算法的無人水面艇直線路徑跟蹤控制器,仿真結(jié)果表明了該方法的有效性和可行性,可以應(yīng)用于"藍(lán)信"號(hào)無人水面艇的直線路徑跟蹤控制器的設(shè)計(jì);在對(duì)直接航跡跟蹤控制方法的研究中,利用反步法(Backstepping),在考慮了無人水面艇舵機(jī)特性情況下,設(shè)計(jì)了一種包含舵機(jī)模型的無人水面艇直接航跡跟蹤控制器,仿真結(jié)果表明了該控制器的直線航跡跟蹤控制精度較高,響應(yīng)較快,可為"藍(lán)信"號(hào)無人水面艇直接航跡跟蹤控制的研究提供參考。最后,將設(shè)計(jì)的基于LOS制導(dǎo)算法的無人水面艇直線路徑跟蹤控制器應(yīng)用到"藍(lán)信"號(hào)無人水面艇航跡跟蹤控制中。海上實(shí)船實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該方法在實(shí)際海洋環(huán)境下的可行性和有效性,而且參數(shù)調(diào)節(jié)容易、控制精度高。
【關(guān)鍵詞】：無人水面艇 直線路徑跟蹤 模糊自適應(yīng)PID LOS制導(dǎo)算法 反步法
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U664.82;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 研究背景和意義10
• 1.2 直線航跡跟蹤控制的發(fā)展與研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 主要工作和研究?jī)?nèi)容13-15
• 第2章 無人艇建模及航向控制15-32
• 2.1 無人艇數(shù)學(xué)模型的建立15-25
• 2.1.1 無人艇線性數(shù)學(xué)模型的建立15-20
• 2.1.2 無人艇非線性數(shù)學(xué)模型的建立20-23
• 2.1.3 無人艇運(yùn)動(dòng)的干擾模型23-25
• 2.2 航向跟蹤控制器的設(shè)計(jì)與仿真25-31
• 2.2.1 模糊PID航向跟蹤控制器的設(shè)計(jì)25-29
• 2.2.2 航向跟蹤控制的仿真結(jié)果及分析29-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 第3章 基于LOS制導(dǎo)律的路徑跟蹤控制32-50
• 3.1 跟蹤路徑的描述32-34
• 3.1.1 路徑點(diǎn)表示法32-33
• 3.1.2 運(yùn)用直線和圓弧生成路徑33-34
• 3.2 LOS制導(dǎo)控制算法34-43
• 3.2.1 虛擬控制點(diǎn)及超前距離的構(gòu)造36-41
• 3.2.2 路徑跟蹤控制41-42
• 3.2.3 路徑段的更新42-43
• 3.3 基于LOS制導(dǎo)律的直線路徑跟蹤控制仿真43-49
• 3.3.1 控制器的設(shè)計(jì)與仿真43-44
• 3.3.2 仿真結(jié)果及分析44-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 基于反步法的直線路徑跟蹤控制50-66
• 4.1 穩(wěn)定性理論基礎(chǔ)50-52
• 4.1.1 穩(wěn)定性的一般概念50
• 4.1.2 Lyapunov穩(wěn)定性理論50-52
• 4.2 反步法的設(shè)計(jì)方法52-55
• 4.3 基于反步法的直線路徑跟蹤控制器設(shè)計(jì)55-60
• 4.4 基于反步法的直接航跡控制仿真及結(jié)果分析60-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第5章 藍(lán)信號(hào)USV直線路徑跟蹤控制的驗(yàn)證66-73
• 5.1 直線路徑控制實(shí)驗(yàn)描述66-69
• 5.2 海上實(shí)船驗(yàn)證及結(jié)果分析69-72
• 5.3 本章小結(jié)72-73
• 第6章 總結(jié)與展望73-74
• 6.1 總結(jié)73
• 6.2 存在的問題和改進(jìn)73
• 6.3 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 致謝77

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號(hào)：611542