多无人水面艇编队系统的预设性能控制研究
发布时间：2022-01-06 06:44
无人水面艇（简称无人艇）作为一种海上智能运动平台,近年来在民用、军用和海岸建设等领域发挥着重要的作用。编队运动控制是多无人艇系统协作的一个典型问题,是实现无人艇水面协同作业的关键技术之一。编队控制系统的稳态和暂态性能是控制器设计中需要考虑的重要指标。预设性能控制（prescribed performance control,PPC）是保证控制系统稳态和暂态性能的一种有效的方法。PPC技术是指设计一个控制器使得闭环控制系统的编队误差收敛到一个预先设定的允许范围内,并且保证误差的收敛速度比预设的速度更快,超调量比预设的值更小,即要求暂态和稳态性能同时得到满足,以提高控制系统的性能为目标。因此研究多无人水面艇编队系统的预设性能控制具有重要的实际价值和理论意义。本论文主要基于图论法、Lyapunov稳定性理论、对数障碍Lyapunov函数（logarithmic barrier Lyapunov function,LBLF）、backstepping设计方法、动态面控制（dynamic surface control,DSC）技术等工具,研究多个不确定无人艇编队系统的预设性能控制问题。主要研究...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国Spartan无人艇
且误差满足预先指定的收敛速度并小于某个指定的超调量，即确保控制系统的暂态和稳态性能同时得到满足。因此，在系统模型不确定和外部未知扰动存在的情况下，研究多无人水面艇编队系统的预设性能控制十分具有挑战性，同时也具有重要的理论研究价值和实际应用意义。1.2 无人水面艇的国内外研究现状无人水面艇技术最早可追溯至二战时期，当时美军通过远程操控无人水面艇上架设的枪炮和炸弹对敌军进行攻击[3-5]，虽然相比于智能水下机器人（unmanned underwatervehicle,UUV）、无人机（unmannedaerialvehicle, UAV）和无人车（unmannedgroundvehicleUGV）来说起步稍晚，但随着科技发展和智能化程度的提高，近 30 多年来却发展迅猛，并广泛应用于军事和民用领域，且以美国和以色列为首的国家一直处于无人水面艇研发和使用领域的领先地位。
第一章 绪论同样在无人水面艇研发技术上处于世界领先地位的以色列，其国防部在 2003 年研发出了极具代表性的如图 1-2 所示的“保护者”（Protector）。设计该艇的主要目的在于保护人员，避免不明船舰袭击造成的伤亡。由于艇身装备有光电吊舱、红外传感器和导航雷达等，因此该艇可在极端恶劣天气下用于传输数据和图像等，并能昼夜执行水雷战、反恐和精确打击等作战任务。在 2005 年，以色列 Elbit 公司又研制出了“Stingray”，用于智能巡逻等任务。随后，以色列又研发了“海星”和“KATANA”等无人水面艇。其他国家关于无人水面艇的研发更侧重于民用领域，如英国 Plymouth 大学 MIDAS科研小组研发的“Springer”主要在内河和沿海等浅水区感知环境信息和探测污染物；日本的 Yamaha 公司研发的 UMV-H 型的远航 USV 主要用于监控海洋和大气中的生物化学参数；意大利研发的“Charlie”主要用于收集南极洲大气海洋界面中的数据等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]预设性能控制研究进展[J]. 胡云安,张雷,耿宝亮. 海军航空工程学院学报. 2016(01)
[2]基于Backstepping的非线性系统预设性能鲁棒控制器设计[J]. 陈明,张士勇. 控制与决策. 2015(05)
[3]外军无人水面艇发展现状与趋势[J]. 万接喜. 国防科技. 2014(05)
[4]水下机器人发展趋势[J]. 徐玉如,李彭超. 自然杂志. 2011(03)
[5]RBF神经网络的结构动态优化设计[J]. 乔俊飞,韩红桂. 自动化学报. 2010(06)
[6]无人机发展现状及相关技术[J]. 邹湘伏,何清华,贺继林. 飞航导弹. 2006(10)
本文编号：3571950
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国Spartan无人艇
且误差满足预先指定的收敛速度并小于某个指定的超调量，即确保控制系统的暂态和稳态性能同时得到满足。因此，在系统模型不确定和外部未知扰动存在的情况下，研究多无人水面艇编队系统的预设性能控制十分具有挑战性，同时也具有重要的理论研究价值和实际应用意义。1.2 无人水面艇的国内外研究现状无人水面艇技术最早可追溯至二战时期，当时美军通过远程操控无人水面艇上架设的枪炮和炸弹对敌军进行攻击[3-5]，虽然相比于智能水下机器人（unmanned underwatervehicle,UUV）、无人机（unmannedaerialvehicle, UAV）和无人车（unmannedgroundvehicleUGV）来说起步稍晚，但随着科技发展和智能化程度的提高，近 30 多年来却发展迅猛，并广泛应用于军事和民用领域，且以美国和以色列为首的国家一直处于无人水面艇研发和使用领域的领先地位。
第一章 绪论同样在无人水面艇研发技术上处于世界领先地位的以色列，其国防部在 2003 年研发出了极具代表性的如图 1-2 所示的“保护者”（Protector）。设计该艇的主要目的在于保护人员，避免不明船舰袭击造成的伤亡。由于艇身装备有光电吊舱、红外传感器和导航雷达等，因此该艇可在极端恶劣天气下用于传输数据和图像等，并能昼夜执行水雷战、反恐和精确打击等作战任务。在 2005 年，以色列 Elbit 公司又研制出了“Stingray”，用于智能巡逻等任务。随后，以色列又研发了“海星”和“KATANA”等无人水面艇。其他国家关于无人水面艇的研发更侧重于民用领域，如英国 Plymouth 大学 MIDAS科研小组研发的“Springer”主要在内河和沿海等浅水区感知环境信息和探测污染物；日本的 Yamaha 公司研发的 UMV-H 型的远航 USV 主要用于监控海洋和大气中的生物化学参数；意大利研发的“Charlie”主要用于收集南极洲大气海洋界面中的数据等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]预设性能控制研究进展[J]. 胡云安,张雷,耿宝亮. 海军航空工程学院学报. 2016(01)
[2]基于Backstepping的非线性系统预设性能鲁棒控制器设计[J]. 陈明,张士勇. 控制与决策. 2015(05)
[3]外军无人水面艇发展现状与趋势[J]. 万接喜. 国防科技. 2014(05)
[4]水下机器人发展趋势[J]. 徐玉如,李彭超. 自然杂志. 2011(03)
[5]RBF神经网络的结构动态优化设计[J]. 乔俊飞,韩红桂. 自动化学报. 2010(06)
[6]无人机发展现状及相关技术[J]. 邹湘伏,何清华,贺继林. 飞航导弹. 2006(10)
本文编号：3571950
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