欠驱动水面无人艇鲁棒自适应位置跟踪控制

发布时间：2021-09-28 16:33

　　为解决考虑参数不确定的欠驱动水面无人艇（USV）在恒定海流干扰下水平面位置跟踪问题,提出一种欠驱动USV神经网络自适应位置跟踪控制策略。基于反步法设计了一种非线性控制器,采用动态面方法获取虚拟变量的导数,减小了虚拟变量直接求导的复杂性;针对欠驱动USV参数不确定问题,运用神经网络自适应方法对USV系统不确定函数进行逼近,克服了欠驱动USV参数不确定难题;设计一种指数收敛海流观测器,有效地估计了恒定海流速度。通过李雅普诺夫稳定性理论证明了该闭环控制系统的稳定性;同时仿真验证了该控制策略的有效性和鲁棒性。 

【文章来源】：兵工学报. 2020,41(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

速度跟踪误差

对于欠驱动USV，设定惯性坐标系为OEXEYE，体坐标系为OBXBYB;对于USV而言，本文只研究水平面内运动控制问题，USV位姿及速度可表示为{x,y，ψ}和{u,v,r}，x、y和ψ分别为USV在惯性坐标系下的水平面横坐标、纵坐标和偏航角，u、v和r分别为USV在体坐标系下的纵向速度、横向速度和偏转角速度。USV位置跟踪如图1所示，期望运动轨迹为ηh(t)，期望位置为xd、yd，运动轨迹误差为{xe,ye，ψe}，xe、ye、ψe分别为惯性坐标系下的位置和偏航角跟踪误差。欠驱动USV运动特性，选取简化后的USV水平面运动数学方程[13]为

为便于仿真结果分析，仿真时间为1 000 s，可清晰地看出运动轨迹，与文献[16]中反步法进行对比，仿真结果如图2～图7所示。为更好地呈现仿真结果，由于控制器稳定后结果呈现周期性，图4～图7展现了前200 s的仿真结果。图3 位置跟踪误差

【参考文献】：
期刊论文
[1]未知海流干扰下自主水下航行器位置跟踪控制策略研究[J]. 王金强,王聪,魏英杰,张成举.  兵工学报. 2019(03)
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[3]欠驱动UUV三维轨迹跟踪的反步动态滑模控制[J]. 徐健,汪慢,乔磊,张耕实.  华中科技大学学报(自然科学版). 2015(08)
[4]基于滤波反步法的欠驱动AUV三维路径跟踪控制[J]. 王宏健,陈子印,贾鹤鸣,李娟,陈兴华.  自动化学报. 2015(03)
[5]改进规则下自适应神经网络的UUV水平面路径跟随控制[J]. 周佳加,严浙平,贾鹤鸣,侯恕萍.  中南大学学报(自然科学版). 2014(09)
[6]欠驱动船舶航迹跟踪指令滤波滑模鲁棒控制[J]. 王岩,朱齐丹,孟浩,刘志林.  电机与控制学报. 2013(05)

博士论文
[1]欠驱动自主水下航行器的非线性鲁棒控制策略研究[D]. 毕凤阳.哈尔滨工业大学 2010



本文编号：3412272