双推进无人艇的路径跟踪控制研究
发布时间：2021-11-10 13:44
“坚持陆海统筹,加快建设海洋强国”是我国在海洋领域的重大战略部署,为此需要大力提升海洋开发与保护能力并积极发展相关的海洋装备产业。无人艇作为进行海洋开发与保护不可或缺的装备,广泛应用于各相关领域,但复杂的海洋环境对无人艇执行某些任务提出了挑战,为此需要从基本的运动控制开始研究并破解这一难题。针对运动控制中较为重要的路径跟踪控制,本文结合哈尔滨工程大学某型双推进无人艇进行了控制算法研究,并先后针对直线与曲线路径,进行了路径跟踪控制器的设计与验证工作,本文的研究内容主要包括以下几个方面:首先结合双推进无人艇的特点,对其建立了平面三自由度运动学和动力学模型,针对模型中的控制输入项进行了喷水推进器推力模型的构建,并引入零均值高斯分布的随机噪声对外界干扰进行表达。为求解已构建模型中的未知水动力参数,借助CFD软件Star-CCM+中的PMM平台,对无人艇模型进行了强迫运动的数值模拟,为验证模拟结果的可用性,进行了定常回转仿真与试验,对比验证了所求水动力参数的精确性。为实现无人艇的直线路径跟踪功能,基于LOS制导算法进行期望艏向角设计,并利用艏向误差构造了滑模函数,在满足Hurwitz条件的基础上...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“PROTECTOR”无人艇“Seagull”无人艇是由以色列ElbitSyste
第1章绪论3也更加成熟，其它的发达国家如德国、英国、法国、日本等，在无人艇的研制方面亦取得了很大的进展，并已经有相当多的研究成果得到了实际应用。以色列是在无人艇军事化方面走在世界前列的国家，著名的“PROTECTOR”系列无人艇由以色列国防部组织研发，它能悄无声息地执行一些特殊的作战任务，降低士兵的生命危险。“PROTECTOR”无人艇采用远程操控的方式，最大航速能达到40kn，该型号无人艇已出售到美国和东南亚的一些国家[4]。作为“PROTECTOR”系列无人艇的升级版，以色列拉斐尔先进防务系统有限公司针对实际作战情况研发了“海上骑士”无人艇，它延续了“PROTECTOR”无人艇的基本配置，并将艇长扩展至11米，装载量有所提高，最高时速可达40海里，水动力性能也得以提升，可以一次性驶出500公里远的海域，连续续航时间可达12小时。战备包括1门水炮和多枚“长钉”导弹，是全球首艘能发射导弹的无人艇。“海上骑士”能进行敌情侦察与辨别、布雷排雷、信息战、反恐以及精确打击等任务，暂时将主要用于海域巡逻。图1.1“PROTECTOR”无人艇图1.2“海上骑士”无人艇“Seagull”无人艇是由以色列ElbitSystems公司于2016年2月推出的一款无人艇，艇长12米，最高时速32kn，深海连续执行任务时间约100小时。内置C4I网络和各种声呐、传感设备的远程控制探头，打击覆盖范围最大可达54海里。每个控制单元能够同时操控两艘“Seagull”水面无人艇进行反潜、布雷排雷、无线电电子战、信息中继等相关任务，但其最大优势是反潜作战。图1.3“Seagull”无人艇图1.4“Seagull”无人艇实弹试射美国是全球海军实力最为强大的国家，其无人艇技术也是世界公认的最强者，从近
第1章绪论3也更加成熟，其它的发达国家如德国、英国、法国、日本等，在无人艇的研制方面亦取得了很大的进展，并已经有相当多的研究成果得到了实际应用。以色列是在无人艇军事化方面走在世界前列的国家，著名的“PROTECTOR”系列无人艇由以色列国防部组织研发，它能悄无声息地执行一些特殊的作战任务，降低士兵的生命危险。“PROTECTOR”无人艇采用远程操控的方式，最大航速能达到40kn，该型号无人艇已出售到美国和东南亚的一些国家[4]。作为“PROTECTOR”系列无人艇的升级版，以色列拉斐尔先进防务系统有限公司针对实际作战情况研发了“海上骑士”无人艇，它延续了“PROTECTOR”无人艇的基本配置，并将艇长扩展至11米，装载量有所提高，最高时速可达40海里，水动力性能也得以提升，可以一次性驶出500公里远的海域，连续续航时间可达12小时。战备包括1门水炮和多枚“长钉”导弹，是全球首艘能发射导弹的无人艇。“海上骑士”能进行敌情侦察与辨别、布雷排雷、信息战、反恐以及精确打击等任务，暂时将主要用于海域巡逻。图1.1“PROTECTOR”无人艇图1.2“海上骑士”无人艇“Seagull”无人艇是由以色列ElbitSystems公司于2016年2月推出的一款无人艇，艇长12米，最高时速32kn，深海连续执行任务时间约100小时。内置C4I网络和各种声呐、传感设备的远程控制探头，打击覆盖范围最大可达54海里。每个控制单元能够同时操控两艘“Seagull”水面无人艇进行反潜、布雷排雷、无线电电子战、信息中继等相关任务，但其最大优势是反潜作战。图1.3“Seagull”无人艇图1.4“Seagull”无人艇实弹试射美国是全球海军实力最为强大的国家，其无人艇技术也是世界公认的最强者，从近
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于一阶低通滤波器滑模反步法的直流电机位置控制[J]. 奚文龙,唐文秀,许李尚,刘方悦. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]基于操纵运动方程的水动力导数计算方法研究[J]. 吴兴亚,高霄鹏. 舰船科学技术. 2017(01)
[3]时变漂角下USV直线路径跟踪控制器设计与验证[J]. 范云生,郭晨,赵永生,王国峰,史微微. 仪器仪表学报. 2016(11)
[4]基于LOS导航的欠驱动船舶滑模控制[J]. 秦梓荷,林壮,李平,李晓文. 中南大学学报(自然科学版). 2016(10)
[5]带你见识神奇的无人艇[J]. 中国海事. 2016(08)
[6]关于无人水面艇路径跟踪优化控制仿真[J]. 祝镜,王建华,赵梦铠,吴恭兴. 计算机仿真. 2016(06)
[7]基于自抗扰控制的水面无人艇路径跟踪控制器[J]. 王常顺,肖海荣. 山东大学学报(工学版). 2016(04)
[8]波浪干扰下固定双桨无人水面艇的路径跟踪方法[J]. 郑体强,王建华,赵梦铠,吴恭兴. 计算机应用研究. 2017(01)
[9]基于非对称模型的欠驱动USV路径跟踪控制[J]. 董早鹏,万磊,廖煜雷,李岳明,庄佳园. 中国造船. 2016(01)
[10]无人水面艇直线航迹跟踪控制器的设计与验证[J]. 田勇,王丹,彭周华,刘陆. 大连海事大学学报. 2015(04)
硕士论文
[1]无人艇直线路径跟踪控制的研究与实现[D]. 王舜.大连海事大学 2017
[2]基于滑模自抗扰的无人水面艇路径跟踪控制研究[D]. 李鹏.大连海事大学 2017
[3]无人水面艇直线路径跟踪控制器的设计与实现[D]. 史微微.大连海事大学 2016
本文编号：3487368
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“PROTECTOR”无人艇“Seagull”无人艇是由以色列ElbitSyste
第1章绪论3也更加成熟，其它的发达国家如德国、英国、法国、日本等，在无人艇的研制方面亦取得了很大的进展，并已经有相当多的研究成果得到了实际应用。以色列是在无人艇军事化方面走在世界前列的国家，著名的“PROTECTOR”系列无人艇由以色列国防部组织研发，它能悄无声息地执行一些特殊的作战任务，降低士兵的生命危险。“PROTECTOR”无人艇采用远程操控的方式，最大航速能达到40kn，该型号无人艇已出售到美国和东南亚的一些国家[4]。作为“PROTECTOR”系列无人艇的升级版，以色列拉斐尔先进防务系统有限公司针对实际作战情况研发了“海上骑士”无人艇，它延续了“PROTECTOR”无人艇的基本配置，并将艇长扩展至11米，装载量有所提高，最高时速可达40海里，水动力性能也得以提升，可以一次性驶出500公里远的海域，连续续航时间可达12小时。战备包括1门水炮和多枚“长钉”导弹，是全球首艘能发射导弹的无人艇。“海上骑士”能进行敌情侦察与辨别、布雷排雷、信息战、反恐以及精确打击等任务，暂时将主要用于海域巡逻。图1.1“PROTECTOR”无人艇图1.2“海上骑士”无人艇“Seagull”无人艇是由以色列ElbitSystems公司于2016年2月推出的一款无人艇，艇长12米，最高时速32kn，深海连续执行任务时间约100小时。内置C4I网络和各种声呐、传感设备的远程控制探头，打击覆盖范围最大可达54海里。每个控制单元能够同时操控两艘“Seagull”水面无人艇进行反潜、布雷排雷、无线电电子战、信息中继等相关任务，但其最大优势是反潜作战。图1.3“Seagull”无人艇图1.4“Seagull”无人艇实弹试射美国是全球海军实力最为强大的国家，其无人艇技术也是世界公认的最强者，从近
第1章绪论3也更加成熟，其它的发达国家如德国、英国、法国、日本等，在无人艇的研制方面亦取得了很大的进展，并已经有相当多的研究成果得到了实际应用。以色列是在无人艇军事化方面走在世界前列的国家，著名的“PROTECTOR”系列无人艇由以色列国防部组织研发，它能悄无声息地执行一些特殊的作战任务，降低士兵的生命危险。“PROTECTOR”无人艇采用远程操控的方式，最大航速能达到40kn，该型号无人艇已出售到美国和东南亚的一些国家[4]。作为“PROTECTOR”系列无人艇的升级版，以色列拉斐尔先进防务系统有限公司针对实际作战情况研发了“海上骑士”无人艇，它延续了“PROTECTOR”无人艇的基本配置，并将艇长扩展至11米，装载量有所提高，最高时速可达40海里，水动力性能也得以提升，可以一次性驶出500公里远的海域，连续续航时间可达12小时。战备包括1门水炮和多枚“长钉”导弹，是全球首艘能发射导弹的无人艇。“海上骑士”能进行敌情侦察与辨别、布雷排雷、信息战、反恐以及精确打击等任务，暂时将主要用于海域巡逻。图1.1“PROTECTOR”无人艇图1.2“海上骑士”无人艇“Seagull”无人艇是由以色列ElbitSystems公司于2016年2月推出的一款无人艇，艇长12米，最高时速32kn，深海连续执行任务时间约100小时。内置C4I网络和各种声呐、传感设备的远程控制探头，打击覆盖范围最大可达54海里。每个控制单元能够同时操控两艘“Seagull”水面无人艇进行反潜、布雷排雷、无线电电子战、信息中继等相关任务，但其最大优势是反潜作战。图1.3“Seagull”无人艇图1.4“Seagull”无人艇实弹试射美国是全球海军实力最为强大的国家，其无人艇技术也是世界公认的最强者，从近
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于一阶低通滤波器滑模反步法的直流电机位置控制[J]. 奚文龙,唐文秀,许李尚,刘方悦. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]基于操纵运动方程的水动力导数计算方法研究[J]. 吴兴亚,高霄鹏. 舰船科学技术. 2017(01)
[3]时变漂角下USV直线路径跟踪控制器设计与验证[J]. 范云生,郭晨,赵永生,王国峰,史微微. 仪器仪表学报. 2016(11)
[4]基于LOS导航的欠驱动船舶滑模控制[J]. 秦梓荷,林壮,李平,李晓文. 中南大学学报(自然科学版). 2016(10)
[5]带你见识神奇的无人艇[J]. 中国海事. 2016(08)
[6]关于无人水面艇路径跟踪优化控制仿真[J]. 祝镜,王建华,赵梦铠,吴恭兴. 计算机仿真. 2016(06)
[7]基于自抗扰控制的水面无人艇路径跟踪控制器[J]. 王常顺,肖海荣. 山东大学学报(工学版). 2016(04)
[8]波浪干扰下固定双桨无人水面艇的路径跟踪方法[J]. 郑体强,王建华,赵梦铠,吴恭兴. 计算机应用研究. 2017(01)
[9]基于非对称模型的欠驱动USV路径跟踪控制[J]. 董早鹏,万磊,廖煜雷,李岳明,庄佳园. 中国造船. 2016(01)
[10]无人水面艇直线航迹跟踪控制器的设计与验证[J]. 田勇,王丹,彭周华,刘陆. 大连海事大学学报. 2015(04)
硕士论文
[1]无人艇直线路径跟踪控制的研究与实现[D]. 王舜.大连海事大学 2017
[2]基于滑模自抗扰的无人水面艇路径跟踪控制研究[D]. 李鹏.大连海事大学 2017
[3]无人水面艇直线路径跟踪控制器的设计与实现[D]. 史微微.大连海事大学 2016
本文编号：3487368
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3487368.html
