過去十年間,水面無人艇（Unmanned Surface Vehicles）廣泛應(yīng)用于海洋監(jiān)控、深海測(cè)繪和海底勘探等領(lǐng)域。對(duì)于某些復(fù)雜任務(wù),單一水面無人艇難以有效完成,需要多水面無人艇協(xié)作,共同完成。水面無人艇編隊(duì)系統(tǒng)可以有效提高完成任務(wù)的效率,是當(dāng)前學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究的熱點(diǎn)。本文就水面無人艇的有限時(shí)間/固定時(shí)間協(xié)同編隊(duì)控制問題展開研究,主要內(nèi)容如下:1.建立縱蕩、艏搖和橫蕩三自由度下,水面無人艇的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。通過建立慣性坐標(biāo)系和附體坐標(biāo)系,合理建立水面無人艇的三自由度數(shù)學(xué)模型;在該模型基礎(chǔ)上,通過引入狀態(tài)和輸入變換,將水面無人艇編隊(duì)的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化成級(jí)聯(lián)系統(tǒng)形式,便于實(shí)現(xiàn)對(duì)水面無人艇編隊(duì)系統(tǒng)的有限時(shí)間控制及固定時(shí)間控制。2.在系統(tǒng)初始狀態(tài)已知的前提下,設(shè)計(jì)一種基于有限時(shí)間理論的水面無人艇協(xié)同編隊(duì)控制器,實(shí)現(xiàn)了欠驅(qū)動(dòng)水面無人艇的有限時(shí)間協(xié)同編隊(duì)控制。在此控制器的作用下,水面無人艇編隊(duì)的控制過程大致分為兩個(gè)階段:第一階段是編隊(duì)建立階段,采用“加冪積分”的方法加速系統(tǒng)的收斂過程,在有限時(shí)間內(nèi)將各水面無人艇控制到集結(jié)位置;第二階段是編隊(duì)保持階段,通過設(shè)計(jì)協(xié)同控制律使整個(gè)編隊(duì)以期望的速度朝著指定... 

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和研究意義
    1.2 相關(guān)研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 水面無人艇編隊(duì)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 有限時(shí)間控制研究現(xiàn)狀
        1.2.3 固定時(shí)間控制研究現(xiàn)狀
        1.2.4 現(xiàn)有研究的不足
    1.3 本文的主要工作
第2章 預(yù)備知識(shí)
    2.1 有限時(shí)間穩(wěn)定理論
        2.1.1 有限時(shí)間穩(wěn)定性定義
        2.1.2 有限時(shí)間穩(wěn)定性判據(jù)
    2.2 固定時(shí)間穩(wěn)定理論
        2.2.1 固定時(shí)間穩(wěn)定性定義
        2.2.2 固定時(shí)間穩(wěn)定性判據(jù)
    2.3 水面無人艇編隊(duì)通信拓?fù)?br>    2.4 加冪積分理論
    2.5 本文中使用的引理
    2.6 本文常用符號(hào)表示
第3章 水面無人艇編隊(duì)系統(tǒng)建模
    3.1 引言
    3.2 水面無人艇坐標(biāo)系統(tǒng)
        3.2.1 慣性坐標(biāo)系
        3.2.2 附體坐標(biāo)系
    3.3 水面無人艇的運(yùn)動(dòng)過程建模
    3.4 多水面無人艇的編隊(duì)系統(tǒng)建模
    3.5 本章小結(jié)
第4章 水面無人艇有限時(shí)間編隊(duì)控制
    4.1 引言
    4.2 問題描述
    4.3 水面無人艇編隊(duì)的控制器設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析
        4.3.1 水面無人艇的有限時(shí)間集結(jié)控制器設(shè)計(jì)
        4.3.2 水面無人艇的有限時(shí)間集結(jié)穩(wěn)定性分析
        4.3.3 多水面無人艇的協(xié)同編隊(duì)控制器設(shè)計(jì)
        4.3.4 多水面無人艇協(xié)同編隊(duì)穩(wěn)定性分析
    4.4 仿真分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 水面無人艇固定時(shí)間編隊(duì)控制
    5.1 引言
    5.2 問題描述
    5.3 水面無人艇編隊(duì)控制器的設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析
        5.3.1 水面無人艇的固定時(shí)間集結(jié)控制器設(shè)計(jì)
        5.3.2 水面無人艇的固定時(shí)間集結(jié)穩(wěn)定性分析
        5.3.3 多水面無人艇協(xié)同編隊(duì)控制器設(shè)計(jì)
        5.3.4 多水面無人艇協(xié)同編隊(duì)穩(wěn)定性分析
    5.4 仿真分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的成果
    攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
    攻讀碩士期間參與的學(xué)科競(jìng)賽
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種多UAV虛擬隊(duì)形制導(dǎo)協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制方法[J]. 李朝旭,劉忠,尹暉,劉志坤.  火力與指揮控制. 2012(11)
[2]遺傳算法在艦艇編隊(duì)電磁頻譜管理中的應(yīng)用[J]. 張春雷,朱強(qiáng)華,夏棟.  艦船電子工程. 2011(08)
[3]基于雙水聽器的多自主水下航行器協(xié)同導(dǎo)航方法[J]. 張立川,徐德民,劉明雍.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2011(07)
[4]基于水聲傳播延遲的主從式多無人水下航行器協(xié)同導(dǎo)航定位研究[J]. 張立川,劉明雍,徐德民,嚴(yán)衛(wèi)生.  兵工學(xué)報(bào). 2009(12)
[5]基于遺傳算法的海上艦艇編隊(duì)配置方法研究[J]. 王瑋,王軍,由大德.  控制與決策. 2003(06)

博士論文
[1]非完整與欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的鎮(zhèn)定與跟蹤控制研究[D]. 張中才.東南大學(xué) 2016

碩士論文
[1]無人水面艦艇的協(xié)同編隊(duì)控制策略研究[D]. 劉兆清.江蘇科技大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3689999