基于领航-跟随者结构的无人水面艇预设性能编队控制研究

发布时间：2022-11-12 09:19

　　无人水面艇作为探索和开发海洋领域的一种重要工具,受到了海洋工程及机器人控制领域学者的广泛关注。多无人艇编队控制系统的设计问题极具挑战性,涉及多个学科知识的交叉,比如现代控制、电子通信、机器视觉和计算机等学科领域。本文基于反步（backstepping）设计方法和李雅普诺夫稳定性理论,研究基于领航-跟随者结构的无人水面艇预设性能编队控制问题。预设性能控制（prescribed performance control,PPC）方法可以保证系统的输出跟踪误差响应在预先设定的暂态性能和稳态性能约束范围内。本文采用tan型障碍李雅普诺夫函数,保证系统误差始终在预设的边界函数范围内,从而可以通过调节预设的边界函数保证系统输出跟踪误差的暂态性能（超调量、收敛速度等）和稳态性能。系统的暂态及稳态性能对一个控制系统来说至关重要,因此研究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。论文的主要研究内容如下:第二章研究具有通讯范围约束的无人水面艇领航-跟随者编队控制问题。在编队控制系统中每个无人水面艇需要通过无线传感器获取其领航者的状态信息（具体包括位置、速度、加速度等）,然而实际的无线传感... 

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 无人水面艇国内外研究现状
    1.3 无人水面艇编队控制研究现状
    1.4 本文主要工作
第二章 具有通讯范围约束的无人水面艇领航-跟随者编队控制
    2.1 引言
    2.2 问题描述和预备知识
        2.2.1 无人水面艇的动态数学模型
        2.2.2 具有通讯范围约束的领航-跟随者编队结构
        2.2.3 tan型障碍李雅普诺夫函数
        2.2.4 编队控制目标
    2.3 状态反馈编队跟踪控制器设计
    2.4 系统稳定性证明与暂态性能分析
    2.5 仿真研究
    2.6 本章小结
第三章 基于输出反馈的无人水面艇领航-跟随者编队控制
    3.1 引言
    3.2 问题描述与预备知识
        3.2.1 无人水面艇的数学模型
        3.2.2 径向基神经网络
        3.2.3 基于输出反馈的领航-跟随者编队结构
        3.2.4 编队控制目标
    3.3 输出反馈编队跟踪控制器设计
    3.4 系统稳定性证明与暂态性能分析
    3.5 仿真研究
    3.6 本章小结
第四章 基于相对信息的欠驱动无人水面艇领航-跟随者编队控制
    4.1 引言
    4.2 问题描述与预备知识
        4.2.1 欠驱动无人水面艇的数学模型
        4.2.2 基于相对信息的无人水面艇领航-跟随者编队
        4.2.3 编队控制目标
    4.3 基于相对信息的状态反馈编队控制器设计
    4.4 系统稳定性证明与暂态性能分析
    4.5 仿真研究
    4.6 本章小结
总结与展望
    全文总结
    研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]Predictor-based neural dynamic surface control for distributed formation tracking of multiple marine surface vehicles with improved transient performance[J]. Zhouhua PENG,Dan WANG,Tieshan LI.  Science China（Information Sciences）. 2016(09)
[2]外军无人水面艇发展现状与趋势[J]. 万接喜.  国防科技. 2014(05)



本文编号：3706106