水面无人艇集群及其控制方法研究
发布时间：2021-08-21 04:37
随着海洋空间中水面及水下作业任务逐渐向复杂化、规模化方向发展,特别是无人智能集群式海洋军事作业任务是今后海洋军事行动模式的重要发展方向,水面无人艇集群作为海洋智能机器人技术发展到一定阶段的产物,凭借其海-空界面运行的优势,充当了立体化海洋空间的关键节点。本文旨在研制开发一套水面无人艇集群系统,主要围绕系统总体方案设计、无人艇及其集群控制、系统软件设计、系统调试与试验等方面展开研究。综合分析系统的控制需求,对系统的总体控制方案进行设计,包括动力分系统、通信分系统、导航定位分系统以及控制分系统设计。系统采用集中式的控制架构,组建无线局域网实现岸站与各艘无人艇之间的通信,实时动态载波相位差分技术保证了无人艇的精准导航与定位,实现了无人艇的手动遥控、定点镇定、航迹跟踪及集群作业等功能。针对无人艇的定点镇定与航迹跟踪问题,从欠驱动无人艇的水平面运动数学模型出发,在极坐标系中建立跟踪误差的动态模型,并通过虚拟导航艇的“协助”行为,实现了水面无人艇航迹跟踪与定点镇定的一体化控制。引入一阶滑模微分器,解决了虚拟控制量求导引起项数膨胀的问题。仿真结果表明,无人艇航迹跟踪效果显著,并能在预期位置自动停泊。...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“Protector”无人作战艇
“SESAMO”无人艇
的水面无人艇“ROAZ”[9]；意大利 M.Caccia 团队研制的 SESAMO 无人艇（如图 1-4所示），主要用于海气界面能量与物质交换研究[10]；美国弗罗里达大学研发的水面无人艇“GSV”，用于特定水域的环境监测与评估[11]；日本的 Yamaha 公司研制的 UMV-O系列的首艇——“Kan-chan”无人艇（如图 1-5 所示），主要应用于大洋宽阔海域进行海洋大气观测[12]。图 1-2 “Spartan”高速作战无人艇 图 1-3 “Protector”无人作战艇
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人艇自适应路径跟踪控制器的设计与验证[J]. 文元桥,杨吉,王亚周,张纯玮,周阳. 哈尔滨工程大学学报. 2019(03)
[2]美军无人系统蜂群技术发展现状与趋势分析[J]. 许彪,张宇,王超. 飞航导弹. 2018(03)
[3]基于PLC的小型无人船控制系统的研制[J]. 张少明,崔浩,梁家铨,蒋祖星. 舰船电子工程. 2018(02)
[4]具有输入饱和的欠驱动船舶编队控制[J]. 林安辉,蒋德松,曾建平. 自动化学报. 2018(08)
[5]欠驱动船舶神经网络自适应路径跟踪控制[J]. 杨迪,郭晨,朱玉华,付思. 智能系统学报. 2018(02)
[6]欠驱动船舶路径跟踪的强化学习迭代滑模控制[J]. 沈智鹏,代昌盛. 哈尔滨工程大学学报. 2017(05)
[7]多无人机协同编队飞行控制研究现状及发展[J]. 宗群,王丹丹,邵士凯,张博渊,韩宇. 哈尔滨工业大学学报. 2017(03)
[8]领航跟随法和势函数组合的船舶编队控制[J]. 李芸,肖英杰. 控制理论与应用. 2016(09)
[9]基于双天线GPS的高精度姿态测量应用技术研究[J]. 王宏伟. 自动化技术与应用. 2016(05)
[10]LabVIEW与S7-1200系列PLC基于Modbus TCP/IP协议的通信方法[J]. 罗光耀,张龙刚,俞瑞昕. 塑料包装. 2015(05)
博士论文
[1]欠驱动水面船舶运动的非线性控制研究[D]. 孟威.大连海事大学 2012
[2]无人艇的非线性运动控制方法研究[D]. 廖煜雷.哈尔滨工程大学 2012
[3]舰船编队的鲁棒自适应控制[D]. 彭周华.大连海事大学 2011
[4]二阶非完整性水下机器人的路径跟踪与协调控制研究[D]. 向先波.华中科技大学 2010
[5]欠驱动水面船舶的非线性自适应控制研究[D]. 刘杨.大连海事大学 2010
硕士论文
[1]浅水区域无人探测艇编队巡航路径规划研究[D]. 包昕幼.华南理工大学 2018
[2]面向智能工厂的设备数据采集与远程监控系统研究[D]. 李佳璇.南京航空航天大学 2018
[3]基于终端滑模的欠驱动水面船舶航迹跟踪及编队控制[D]. 王昱棋.大连海事大学 2017
[4]基于滑模的欠驱动水面船舶编队控制[D]. 邱小璐.大连海事大学 2016
[5]基于LabVIEW的电能质量监测管理系统设计[D]. 任春丽.湖南大学 2011
本文编号：3354889
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“Protector”无人作战艇
“SESAMO”无人艇
的水面无人艇“ROAZ”[9]；意大利 M.Caccia 团队研制的 SESAMO 无人艇（如图 1-4所示），主要用于海气界面能量与物质交换研究[10]；美国弗罗里达大学研发的水面无人艇“GSV”，用于特定水域的环境监测与评估[11]；日本的 Yamaha 公司研制的 UMV-O系列的首艇——“Kan-chan”无人艇（如图 1-5 所示），主要应用于大洋宽阔海域进行海洋大气观测[12]。图 1-2 “Spartan”高速作战无人艇 图 1-3 “Protector”无人作战艇
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人艇自适应路径跟踪控制器的设计与验证[J]. 文元桥,杨吉,王亚周,张纯玮,周阳. 哈尔滨工程大学学报. 2019(03)
[2]美军无人系统蜂群技术发展现状与趋势分析[J]. 许彪,张宇,王超. 飞航导弹. 2018(03)
[3]基于PLC的小型无人船控制系统的研制[J]. 张少明,崔浩,梁家铨,蒋祖星. 舰船电子工程. 2018(02)
[4]具有输入饱和的欠驱动船舶编队控制[J]. 林安辉,蒋德松,曾建平. 自动化学报. 2018(08)
[5]欠驱动船舶神经网络自适应路径跟踪控制[J]. 杨迪,郭晨,朱玉华,付思. 智能系统学报. 2018(02)
[6]欠驱动船舶路径跟踪的强化学习迭代滑模控制[J]. 沈智鹏,代昌盛. 哈尔滨工程大学学报. 2017(05)
[7]多无人机协同编队飞行控制研究现状及发展[J]. 宗群,王丹丹,邵士凯,张博渊,韩宇. 哈尔滨工业大学学报. 2017(03)
[8]领航跟随法和势函数组合的船舶编队控制[J]. 李芸,肖英杰. 控制理论与应用. 2016(09)
[9]基于双天线GPS的高精度姿态测量应用技术研究[J]. 王宏伟. 自动化技术与应用. 2016(05)
[10]LabVIEW与S7-1200系列PLC基于Modbus TCP/IP协议的通信方法[J]. 罗光耀,张龙刚,俞瑞昕. 塑料包装. 2015(05)
博士论文
[1]欠驱动水面船舶运动的非线性控制研究[D]. 孟威.大连海事大学 2012
[2]无人艇的非线性运动控制方法研究[D]. 廖煜雷.哈尔滨工程大学 2012
[3]舰船编队的鲁棒自适应控制[D]. 彭周华.大连海事大学 2011
[4]二阶非完整性水下机器人的路径跟踪与协调控制研究[D]. 向先波.华中科技大学 2010
[5]欠驱动水面船舶的非线性自适应控制研究[D]. 刘杨.大连海事大学 2010
硕士论文
[1]浅水区域无人探测艇编队巡航路径规划研究[D]. 包昕幼.华南理工大学 2018
[2]面向智能工厂的设备数据采集与远程监控系统研究[D]. 李佳璇.南京航空航天大学 2018
[3]基于终端滑模的欠驱动水面船舶航迹跟踪及编队控制[D]. 王昱棋.大连海事大学 2017
[4]基于滑模的欠驱动水面船舶编队控制[D]. 邱小璐.大连海事大学 2016
[5]基于LabVIEW的电能质量监测管理系统设计[D]. 任春丽.湖南大学 2011
本文编号：3354889
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