基于滑模变结构控制的水面无人艇航行控制研究
发布时间：2021-09-01 01:43
在过去的几十年时间里,伴随着海上的恐怖事件及濒海战争的升温和人口增长对资源需求的不断升级,导致水面无人艇的研究和应用得到了快速发展。而无人艇航行控制算法的优劣对整个航行系统至关重要。变结构控制是一种非线性控制方法,在处理非线性系统对象的控制问题上效果显著。但由于系统对象的不确定性及外部的干扰,单一的变结构控制方法在无人艇航向的控制效果方面仍有待提高。本文着眼于通过引入其他的控制方法与变结构控制方法相结合,构成复合的变结构控制策略,并将其运用于无人艇航向、航迹控制领域。主要内容如下:以水面无人艇为研究对象,采用一种基于系统浸入与流形不变的自适应反演滑模控制方案。将反步法和滑模方法的产物super-twisting相结合,而设计一个自适应反演滑模控制器。其中对扰动估量的设计采用浸入与不变方法,其主要特点就是在整体自适应律中加入其他补偿项,并且在此基础上建立一个对扰动估量的误差流形,通过灵活设计自适应律使误差流形为不变,从而保证扰动估计误差的收敛。仿真结果表明:利用该方法能准确估计设计的控制器外部扰动估计准确,无人艇航向的控制性能优于与采用自适应反演滑模控制。针对传统滑模控制方法和传统滑模趋...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国空间和海战系统中心的“SpartanScout”号USVFig.1.1TypicalUSVofSpaceandNavalWarfareSystemsCenter
在 2006 年，以色列的埃尔比特系统公司研制出一艘被称为第二代无人艇的“Silvarlin”号 USV，并且已经在 2007 年进行了第一次海试。“Silver marlin”以 Café 赛5 为基础建造，其艇身长 10m，艇身重量也有 4t，最大的有效载荷为 2500kg 左右高的航行速度能够达到 45kn，续航力 500n mile，续航时间 24h。除此之外，该公司还专门独资研制了一艘小型 USV，其被称为“Stingray”。其依据民用的喷水推进型艇开发而成的。该艇的最高航行速度可达到 42kn，有效载 160kg，续航时间超过 8h,由于该艇体体积小、便于隐身的特点，大部分被用来侦报、识别某些海岸目标及其他一些用途。在美国和以色列不断的研发无人艇技术的同时，日本也不甘落后，也开始积极开无人艇的相关技术研究[4]。因为日本四面靠海，研究无人艇其主要目的还是为止从海上被其他国家实施突然袭击。因此在 2004 年，日本国会发布了一项无人艇计划[5]，这项目总经费高达 1 亿美元。在日本国会支持之下，日本著名 YAMAH司就成功研发出了两款技术非常先进的无人艇，分别为 UMV-H 和 UMV-O,如图 1示。并且在 2008 年，日本科技局[6]成功验收了该艘无人艇。
图 1.4“尖兵 1 号”水面无人艇Fig.1.4 “Pioneer No.1” USV来说，我国在无人艇技术发展上有相当大的突破和进展，但和其他的一段科技路要走，比如自主化、多模块化等方面。因此，我国在有很长的一段路要走，仍然有不少问题需要去解决，有许多科学技。艇航行控制的现状概述、舰艇在海洋环境中的运动控制问题归根结底就是航速航向和航迹控况下的自主航行更是 USV 的首要问题，其中就涉及到体系结构、数制方法等一系列的重要知识。完成航向控制任务最主要依靠的就是史也先后经历了四个阶段。首先第一阶段的就是机械式自动舵，机纪的 20 年代初期，这种控制方式只是利用了一个简易的比例放大控的，控制的精度不高。在第二次世界大战期间，伴随着控制理论水
本文编号：3376032
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国空间和海战系统中心的“SpartanScout”号USVFig.1.1TypicalUSVofSpaceandNavalWarfareSystemsCenter
在 2006 年，以色列的埃尔比特系统公司研制出一艘被称为第二代无人艇的“Silvarlin”号 USV，并且已经在 2007 年进行了第一次海试。“Silver marlin”以 Café 赛5 为基础建造，其艇身长 10m，艇身重量也有 4t，最大的有效载荷为 2500kg 左右高的航行速度能够达到 45kn，续航力 500n mile，续航时间 24h。除此之外，该公司还专门独资研制了一艘小型 USV，其被称为“Stingray”。其依据民用的喷水推进型艇开发而成的。该艇的最高航行速度可达到 42kn，有效载 160kg，续航时间超过 8h,由于该艇体体积小、便于隐身的特点，大部分被用来侦报、识别某些海岸目标及其他一些用途。在美国和以色列不断的研发无人艇技术的同时，日本也不甘落后，也开始积极开无人艇的相关技术研究[4]。因为日本四面靠海，研究无人艇其主要目的还是为止从海上被其他国家实施突然袭击。因此在 2004 年，日本国会发布了一项无人艇计划[5]，这项目总经费高达 1 亿美元。在日本国会支持之下，日本著名 YAMAH司就成功研发出了两款技术非常先进的无人艇，分别为 UMV-H 和 UMV-O,如图 1示。并且在 2008 年，日本科技局[6]成功验收了该艘无人艇。
图 1.4“尖兵 1 号”水面无人艇Fig.1.4 “Pioneer No.1” USV来说，我国在无人艇技术发展上有相当大的突破和进展，但和其他的一段科技路要走，比如自主化、多模块化等方面。因此，我国在有很长的一段路要走，仍然有不少问题需要去解决，有许多科学技。艇航行控制的现状概述、舰艇在海洋环境中的运动控制问题归根结底就是航速航向和航迹控况下的自主航行更是 USV 的首要问题，其中就涉及到体系结构、数制方法等一系列的重要知识。完成航向控制任务最主要依靠的就是史也先后经历了四个阶段。首先第一阶段的就是机械式自动舵，机纪的 20 年代初期，这种控制方式只是利用了一个简易的比例放大控的，控制的精度不高。在第二次世界大战期间，伴随着控制理论水
本文编号：3376032
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