欠驱动船舶的航迹跟踪控制研究
发布时间：2021-12-29 20:58
目前,海上航行的船舶大多数属于欠驱动船舶,对欠驱动船舶运动控制的研究对于降低设备成本,提高海上航行安全性具有重要意义。本文对欠驱动船舶的航迹跟踪控制进行研究,主要内容包括:建立船舶6自由度运动的数学模型,分析船舶运动学和动力学特性,做进一步简化后得到欠驱动船舶的3自由度运动模型,为之后的研究和仿真打下基础。针对路径跟踪控制过程中要求船速保持恒定而无法快速消除横向偏差的问题,将横向偏差和速度控制同时考虑到控制器的设计中,设计了一种基于LOS引导律的时变速度路径跟踪控制器。首先运用状态反馈和反步法分别推导出船舶的加速度,再利用最小二乘法对求得的两个加速度进行估计,在此基础上得到最终的控制律。仿真实验表明所设计的控制器能够使船舶根据横向偏差及其变化率调整速度,更快速地达到预设路径。针对轨迹跟踪中常规的线性反馈控制容易引起船舶推力饱和以及能耗增加的问题,设计了基于CB引导律的非线性反馈控制器,将船舶轨迹跟踪过程中的位置偏差和速度偏差考虑到控制回路中,调节控制器性能。设计了三组不同的控制器,在不同的初始条件下对线性反馈控制器和非线性反馈控制器进行对比,仿真实验验证了非线性反馈控制器的优越性。针对...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
船体坐标系和固定坐标系
程中预设的路径与时间无关，是不考虑时间的几何制主要分为两个目标[45]：标：保证船舶的位置收敛到几何路径上；标：保证船舶的速度满足期望要求。舶路径跟踪控制器的设计中，通常将船舶的速度控开来。而跟踪过程中如果横向偏差较大，保持较小偏离预设路径，其首要目标——几何目标不能得到基于 LOS 引导律，提出一种时变速度的路径跟踪控获得船舶所需的艏向角，并将船舶的位置控制和速度计当中，使得船舶能根据横向偏差的大小及其变化算法
路径跟踪问题描述cos()sin()
【参考文献】：
期刊论文
[1]欠驱动水面船舶的有限时间航迹跟踪控制[J]. 王昱棋,李铁山. 哈尔滨工程大学学报. 2017(05)
[2]动力定位船舶全速度路径跟踪CB导引自适应闭环控制[J]. 张爱华,赵春刚,王明红,徐金龙. 船舶工程. 2017(04)
[3]基于非对称模型的欠驱动无人海洋运载器轨迹跟踪控制[J]. 董早鹏,万磊,孙玉山,刘涛,李岳明,张国成. 兵工学报. 2016(03)
[4]基于动态执行机构的欠驱船舶循迹控制[J]. 徐海祥,瞿洋,余文曌,殷进军,龙飞. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(01)
[5]欠驱动水面船舶的轨迹跟踪模型预测控制器[J]. 柳晨光,初秀民,王乐,谢朔,吴青. 上海交通大学学报. 2015(12)
[6]基于状态估计器的船舶动力定位模型预测控制[J]. 王刚,李文华,陈海泉,蔺本浩. 大连海事大学学报. 2015(03)
[7]欠驱动无人水下航行器三维轨迹跟踪的反步控制[J]. 徐健,汪慢,乔磊. 控制理论与应用. 2014(11)
[8]欠驱动水面船舶航迹跟踪自抗扰控制[J]. 李荣辉,李铁山,卜仁祥. 大连海事大学学报. 2013(02)
[9]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)
[10]欠驱动无人艇轨迹跟踪的滑模控制方法[J]. 廖煜雷,庄佳园,李晔,庞永杰. 应用科学学报. 2011(04)
博士论文
[1]动力定位船任务驱动的跟踪控制方法研究[D]. 张爱华.哈尔滨工程大学 2014
[2]欠驱动船舶运动的非线性鲁棒控制研究[D]. 王岩.哈尔滨工程大学 2013
[3]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
[4]欠驱动水面船舶航向、航迹非线性鲁棒控制研究[D]. 刘文江.山东大学 2012
[5]基于解析模型预测控制的欠驱动船舶路径跟踪控制研究[D]. 王晓飞.上海交通大学 2009
[6]欠驱动水面船舶非线性反馈控制研究[D]. 卜仁祥.大连海事大学 2008
[7]水面船舶的非线性控制研究[D]. 程金.中国科学院研究生院（自动化研究所） 2007
硕士论文
[1]欠驱动船舶运动的自适应迭代滑模控制研究[D]. 代昌盛.大连海事大学 2017
[2]欠驱动船舶轨迹跟踪滑模非线性控制研究[D]. 王耀禄.大连海事大学 2015
[3]基于模型预测控制的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制算法研究[D]. 孙银健.北京理工大学 2015
[4]欠驱动水面船舶路径跟踪的非线性自适应控制[D]. 杨迪.大连海事大学 2013
[5]欠驱动船舶航迹跟踪控制技术研究[D]. 王勇.哈尔滨工程大学 2011
本文编号：3556859
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
船体坐标系和固定坐标系
程中预设的路径与时间无关，是不考虑时间的几何制主要分为两个目标[45]：标：保证船舶的位置收敛到几何路径上；标：保证船舶的速度满足期望要求。舶路径跟踪控制器的设计中，通常将船舶的速度控开来。而跟踪过程中如果横向偏差较大，保持较小偏离预设路径，其首要目标——几何目标不能得到基于 LOS 引导律，提出一种时变速度的路径跟踪控获得船舶所需的艏向角，并将船舶的位置控制和速度计当中，使得船舶能根据横向偏差的大小及其变化算法
路径跟踪问题描述cos()sin()
【参考文献】：
期刊论文
[1]欠驱动水面船舶的有限时间航迹跟踪控制[J]. 王昱棋,李铁山. 哈尔滨工程大学学报. 2017(05)
[2]动力定位船舶全速度路径跟踪CB导引自适应闭环控制[J]. 张爱华,赵春刚,王明红,徐金龙. 船舶工程. 2017(04)
[3]基于非对称模型的欠驱动无人海洋运载器轨迹跟踪控制[J]. 董早鹏,万磊,孙玉山,刘涛,李岳明,张国成. 兵工学报. 2016(03)
[4]基于动态执行机构的欠驱船舶循迹控制[J]. 徐海祥,瞿洋,余文曌,殷进军,龙飞. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(01)
[5]欠驱动水面船舶的轨迹跟踪模型预测控制器[J]. 柳晨光,初秀民,王乐,谢朔,吴青. 上海交通大学学报. 2015(12)
[6]基于状态估计器的船舶动力定位模型预测控制[J]. 王刚,李文华,陈海泉,蔺本浩. 大连海事大学学报. 2015(03)
[7]欠驱动无人水下航行器三维轨迹跟踪的反步控制[J]. 徐健,汪慢,乔磊. 控制理论与应用. 2014(11)
[8]欠驱动水面船舶航迹跟踪自抗扰控制[J]. 李荣辉,李铁山,卜仁祥. 大连海事大学学报. 2013(02)
[9]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)
[10]欠驱动无人艇轨迹跟踪的滑模控制方法[J]. 廖煜雷,庄佳园,李晔,庞永杰. 应用科学学报. 2011(04)
博士论文
[1]动力定位船任务驱动的跟踪控制方法研究[D]. 张爱华.哈尔滨工程大学 2014
[2]欠驱动船舶运动的非线性鲁棒控制研究[D]. 王岩.哈尔滨工程大学 2013
[3]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
[4]欠驱动水面船舶航向、航迹非线性鲁棒控制研究[D]. 刘文江.山东大学 2012
[5]基于解析模型预测控制的欠驱动船舶路径跟踪控制研究[D]. 王晓飞.上海交通大学 2009
[6]欠驱动水面船舶非线性反馈控制研究[D]. 卜仁祥.大连海事大学 2008
[7]水面船舶的非线性控制研究[D]. 程金.中国科学院研究生院（自动化研究所） 2007
硕士论文
[1]欠驱动船舶运动的自适应迭代滑模控制研究[D]. 代昌盛.大连海事大学 2017
[2]欠驱动船舶轨迹跟踪滑模非线性控制研究[D]. 王耀禄.大连海事大学 2015
[3]基于模型预测控制的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制算法研究[D]. 孙银健.北京理工大学 2015
[4]欠驱动水面船舶路径跟踪的非线性自适应控制[D]. 杨迪.大连海事大学 2013
[5]欠驱动船舶航迹跟踪控制技术研究[D]. 王勇.哈尔滨工程大学 2011
本文编号：3556859
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