欠驱动水面测量船全局航迹跟踪控制的研究与实现

发布时间：2021-02-17 09:59

　　近年来测量船凭借自身安全性,实时性,高效性,操作便捷性等优势在各种水域环境测量中得到了广泛的应用,加上自动控制方法的应用,对同一段水域环境反复测量变得省时省力,但实际能达到的航迹跟踪精度却受到外界干扰,反馈精度欠缺,控制方法及其应用问题等限制,导致测绘得到的结果并不准确。本文以欠驱动水面测量船为研究对象,对测量船全局航迹跟踪控制进行研究,设计了工业级船舶自动驾驶仪,主要工作如下:首先,基于动力学和运动学相关理论,分析欠驱动水面测量船的工作原理,建立了水面测量船模型。同时考虑外界环境的干扰,建立环境干扰力模型,进一步得到在考虑环境干扰力作用下的水面测量船系统非线性数学模型。其次,针对一般水面测量船传感器反馈的数据误差大,有滞后,对控制产生很大的负面影响的现象,本文提出一种新型传感器数据融合策略,将三轴磁力计,陀螺仪,船载RTK的航向融合,既保证了航向数据的更新速率,又有了一定的精度和抗干扰能力。然后,利用鲁棒自适应控制理论设计航向控制策略,再利用鲁棒控制和反馈线性化相结合的方法设计航速控制器,加上精确的航法计算,总结了一套高精度轨迹跟踪的控制方法,并进行了仿真验证。最后,基于上述策略和控... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

自主双体船ACES英国研发的测量船总体吨位较小，但用到的测量设备多、处理功能强

处理机是用了美国的产品，工作站也还是用了美设备，还是自主研发的，如测深系统、剖面系统的不断建造大吨位测量船[2-4]，其海军也不断壮大量船，可以详尽地探测水下多种水文参数，而且对海域测量非常重视，陆续建造了三艘测量船，是 5129 吨的“耐力A171”号。，并且技术和船型也都连年更新，吨位也比较大的测量船[5-7]，像“西伯利亚柯夫”号。俄罗斯建测工程项目涉及广泛，综合性很强。经济发展的关键因素之一，拥有非常多的测量船时较为先进的[8]。它们长年在海上测量，测量船设备的更新速度非常快，而且率先使用了全世界检测和地址勘探等居多。日本一家名为 Yamaha-H，在 2003 年交接给日本科学技术局使用，主要 所示。

ME70测绘无人船

【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机滑模自适应控制[J]. 邓艳艳,林旭梅.  计算机仿真. 2015(02)
[2]风浪流干扰及参数不确定欠驱动船舶航迹跟踪的滑模鲁棒控制[J]. 朱齐丹,于瑞亭,夏桂华,刘志林.  控制理论与应用. 2012(07)
[3]欠驱动水面船舶的非线性滑模轨迹跟踪控制[J]. 孟威,郭晨,孙富春,刘杨.  哈尔滨工程大学学报. 2012(05)
[4]欠驱动水面船舶的曲线航迹跟踪控制[J]. 曾薄文,朱齐丹,于瑞亭.  哈尔滨工程大学学报. 2011(10)
[5]欠驱动船舶航迹Backstepping自适应模糊控制[J]. 潘永平,黄道平,孙宗海.  控制理论与应用. 2011(07)
[6]一种非线性系统参数辨识的耦合算法研究[J]. 付华,乔德浩,池继辉.  西安交通大学学报. 2011(02)
[7]不完全驱动船舶直线航迹控制稳定性研究[J]. 周岗,姚琼荟,陈永冰,周永余,李文魁.  自动化学报. 2007(04)
[8]基于输入输出线性化的船舶全局直线航迹控制[J]. 周岗,姚琼荟,陈永冰,周永余.  控制理论与应用. 2007(01)
[9]涵道风扇空气动力学特性分析[J]. 李建波,高正.  南京航空航天大学学报. 2005(06)

博士论文
[1]内河在航船舶动态跟踪和航迹融合方法研究[D]. 严忠贞.武汉理工大学 2013
[2]欠驱动水面船舶的全局镇定控制方法研究[D]. 于瑞亭.哈尔滨工程大学 2012

硕士论文
[1]基于变结构自抗扰的船舶航迹保持控制[D]. 孙建.大连海事大学 2016
[2]基于粒子群优化算法的船舶航向PID控制[D]. 沈锡.大连海事大学 2011



本文编号：3037820