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无人水面艇航向航速协同控制方法

无人水面艇航向航速协同控制方法

曹诗杰,曾凡明,陈于涛

【摘要】针对无人水面艇(USV)在未知干扰环境下的自主运动控制问题,研究基于模糊自适应算法的USV航向、航速协同控制方法。设计以航向角偏差量和直线距离偏差量为输入量,以及以舵角偏转控制量和油门开度控制量为输出量的模糊控制算法,并通过以航向角偏差率为输入量及以控制周期为输出量的自适应控制,使系统响应外部环境的变化。以抵达目标点的时间和舵角变化次数的加权最小值作为优化目标函数,分析论域、控制周期等参数对控制效果的影响。优化分析的结果表明:此方法在不同海面风、浪、流随机干扰的条件下,均能使无人艇抵达目标点,实现点对点的自主航行。

【期刊名称】中国舰船研究

【年(卷),期】2015(010)006

【总页数】7

【关键词】无人水面艇;模糊算法;自适应控制;协同优化

0 引言

无人水面艇(USV)是一种无人操作的水面舰艇,属于无人智能动力平台的研究领域。自主运动控制是USV区别于有人操纵船舶的核心技术之一。在自主运动的控制问题中,实用有效的航向、航速控制算法是USV平台在各种不确定水面环境中完成复杂航行任务的关键[1]。

目前USV航向、航速的控制方法主要包括以下2个方面。

1)将航向保持作为自动控制目标,使船舶能够自动跟随给定的航向,但是航向给定不在自主控制的范围内。相应的控制算法主要包括:基于精确运动模型的

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