近年來(lái),隨著人工智能、新能源、新材料等高新技術(shù)的飛速發(fā)展,無(wú)人船作為一種具備自主航行和決策能力的智能平臺(tái)正隨著發(fā)展的浪潮方興未艾,在應(yīng)對(duì)氣候及海洋環(huán)境變化、人員需求、國(guó)家安全等問(wèn)題上扮演著極其重要的角色。從理論研究和實(shí)際應(yīng)用的角度,就無(wú)人船控制領(lǐng)域的諸多課題,本文詳細(xì)分析了路徑跟蹤控制的問(wèn)題。由于海洋環(huán)境的復(fù)雜性,無(wú)人船動(dòng)態(tài)存在明顯的不確定性,且推進(jìn)器同樣存在物理約束特性,這些不確定非線性問(wèn)題給無(wú)人船的路徑跟蹤控制帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。結(jié)合上述論點(diǎn),本文開展了以下研究:首先,針對(duì)存在外界時(shí)變擾動(dòng)和推進(jìn)器輸入飽和下的欠驅(qū)動(dòng)無(wú)人船路徑跟蹤控制問(wèn)題,應(yīng)用積分視線制導(dǎo)方法、擾動(dòng)觀測(cè)器、輔助動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和跟蹤微分器,設(shè)計(jì)了魯棒自適應(yīng)路徑跟蹤控制律。積分視線制導(dǎo)從運(yùn)動(dòng)學(xué)層次補(bǔ)償外界環(huán)境中的風(fēng)浪流對(duì)系統(tǒng)的影響,同時(shí),引入擾動(dòng)觀測(cè)器為艏搖角速度和縱向速度姿態(tài)上的未知時(shí)變擾動(dòng)提供精確的估計(jì),利用輔助動(dòng)態(tài)系統(tǒng)以解決輸入飽和的問(wèn)題。跟蹤微分器的引入簡(jiǎn)化了中間函數(shù)導(dǎo)數(shù)的計(jì)算,使得控制律簡(jiǎn)明有效。其次,針對(duì)存在外界時(shí)變擾動(dòng)和動(dòng)態(tài)不確定下的欠驅(qū)動(dòng)無(wú)人船路徑跟蹤控制問(wèn)題,同樣考慮輸入飽和的問(wèn)題,應(yīng)用改進(jìn)型積分視線制導(dǎo)方法和... 

【文章來(lái)源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１船舶坐標(biāo)系示意圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍａｒｉｎｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｖｅｈｉｃｌｅ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ??－－??

?欠驅(qū)動(dòng)無(wú)人船路徑跟蹤控制研究???，?一一一－／－－：產(chǎn)?°??、參，一?／／??廠，’Ｖ＇．?／Ａ??ｗｌ?＾??０?０?．?期望路徑??？?／??／??圖３．２無(wú)人船路徑跟蹤制導(dǎo)不意圖??Ｆｉｇ．?３．２?（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ?ｇｕｉｄａｎｃｅ?ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＵＳＶ?ｐａｔｈ?ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ??在圖３．２中，定義旋轉(zhuǎn)角＆?（即為慣性坐標(biāo)系到局部平行坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)所得歐拉角），??那么心＝ａｔａｎ２（乂（巧，＜（妁），其中＜＝屯（沒）／洲，乂?＝也（沒）／洲。據(jù)此，跟蹤誤差??可以表示為??＿＆］?＝?［Ｃ〇Ｋ〒［Ｘ－Ｘ肩］?（３．３）??－尺」Ｌｓｉｎ＾?ｃｏｓ＾ｐ?Ｊ?ｙｙ－ｙｄ＾）．??Ｒｔ｛ｙｐ）??式中，及（ｒｐ）?ｅ及９（２），切（２）?＝?■［／？丨及ｅ?Ｒ２ｘ２，／？正交且ｄｅｔ?ｉｆ?＝?ｌ｝為旋轉(zhuǎn)矩陣。??對(duì)縱向誤差ｘｆ求導(dǎo)得縱向誤差動(dòng)態(tài)方程??＝?ｃｏｓ?ｙｐ?（ｘ?－?ｘｄ?（０）０）?Ｙｐ?＋?ｓｉｎ?＾?－?ｙｄ?（０）０）?ｆｐ?（３．４）??將式（２．１）代入式（３．４）得??ｘｅ?＝?ｕｃｏｓ（ｉ＾－ｙｐ）－ｖ?ｓｉｎ（＾?－ｙｐ）－Ｕｐｐ?＋?ｙｊｐ?（３．５）??式中，Ｃ／＃是虛擬參考點(diǎn)的速度，可以視作鎮(zhèn)定縱向誤差的虛擬輸入［６Ｑ］，且有??ｕｐｐ?＝?Ｎｘ＇�。�！?（３．６）??類似地，對(duì)橫向誤差＆求導(dǎo)得??ｙｅ＝－＾ｎｙｐ［ｘ－ｘｄ｛０）０）ｙｐ?＋?ｃｏｓｙｐ?［ｙ－ｙｄ（０）ｄ）ｙｐ?（３．７）??－１４?－??

?欠驅(qū)動(dòng)無(wú)人船路徑跟蹤控制研究???於?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??Ｉ?一理想路徑??３０?＿?－－飽和下的實(shí)際路徑?？??Ｉ－實(shí)際路徑??２５?－?＿??２０?－?－??１?ｚ??１５?－?？??１０?－?－??ｊ?＇?？??。／?Ｉ?ｉ?ｉ??｜?｜?ｉ??０?５?１０?１５?２０?２５?３０?３５??．?？，何??圖３．３直線路徑跟蹤效果圖??Ｆｉｇ．?３．３?Ｌｉｎｅ?ｐａｔｈ?ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ??１．５?ｉ?ｉ?ｉｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?，｜?４?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?—?ｉ＿?■?＿??１?一含飽和?一ｄｕ??？?無(wú)飽和?ｆ?２．?－－４??＂＞〇〇Ｌ?；??－Ｑ?５?Ｖ?Ｉ?ＩＩ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?｜?Ｉ?＾?２??０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?１００?０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?１００??１－５?ｉ?ｉ?■?■?＿■■．－■?２?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?■?ｉ?Ｉ?Ｉ?＂＇??＼?—含飽和?＾?ｍ??——星：Ｋ＾ＡｋＹ％Ｍｄ??〇ｌ?＾?■?＿?，?■．里盡?Ｉ?－４?．?＾?Ｖ?．．．．??０?１０?２０?３０?４０?．?５０?６０?７０?８０?９０?１００?０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?１００??＾Ｓ］?／［ｓ］??圖３．４直線路徑縱向和橫向跟蹤誤差?圖３．６擾動(dòng)及其估計(jì)值??Ｆｉｇ．?３．４?Ｌｉｎｅ?ｐａ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]性能函數(shù)約束下的動(dòng)力定位船軌跡跟蹤控制[J]. 王元慧,王海濱,付明玉.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(10)
[2]一種統(tǒng)一的魯棒自適應(yīng)控制方法及近期自適應(yīng)控制結(jié)果綜述（英文）[J]. 溫長(zhǎng)云,周靖,王薇,黃江帥,樊慧津.  控制與決策. 2018(05)
[3]欠驅(qū)動(dòng)船舶路徑跟蹤的強(qiáng)化學(xué)習(xí)迭代滑�？刂芠J]. 沈智鵬,代昌盛.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(05)
[4]模糊自適應(yīng)PID控制算法在自航模運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用[J]. 靳艾.  艦船科學(xué)技術(shù). 2017(02)
[5]基于非對(duì)稱模型的欠驅(qū)動(dòng)USV路徑跟蹤控制[J]. 董早鵬,萬(wàn)磊,廖煜雷,李岳明,莊佳園.  中國(guó)造船. 2016(01)
[6]無(wú)人艇運(yùn)動(dòng)控制方法的回顧與展望[J]. 廖煜雷,張銘鈞,董早鵬,劉鵬.  中國(guó)造船. 2014(04)
[7]外軍無(wú)人水面艇發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J]. 萬(wàn)接喜.  國(guó)防科技. 2014(05)
[8]基于高增益觀測(cè)器的船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的輸出反饋控制[J]. 杜佳璐,楊楊,郭晨,李廣強(qiáng).  控制理論與應(yīng)用. 2013(11)
[9]Global Robust and Adaptive Output Feedback Dynamic Positioning of Surface Ships[J]. Khac Duc Do.  Journal of Marine Science and Application. 2011(03)

博士論文
[1]欠驅(qū)動(dòng)無(wú)人船的路徑跟蹤與協(xié)同控制[D]. 劉陸.大連海事大學(xué) 2018

碩士論文
[1]具有預(yù)設(shè)性能的水面無(wú)人艇軌跡跟蹤與編隊(duì)控制研究[D]. 方?jīng)_.華南理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：2908631