受限欠驱动水面艇的轨迹跟踪和编队控制

发布时间：2021-08-28 17:08

　　近年来,随着海洋资源的不断开发,欠驱动水面艇的运动控制问题也逐渐成为研究的热点。由于欠驱动水面艇往往会在一些环境复杂的海域中执行任务,如礁石密布、暗流众多的环境,所以其某一个或者几个状态会受到一定的限制,如何处理欠驱动水面艇的受限问题具有十分重要的研究价值。此外,水面艇在执行任务的过程中会遇到风浪流等外部环境干扰,而且一些任务往往会对水面艇的控制时间上有着严格的要求,故欠驱动水面艇鲁棒性和执行任务的时效性也成为了研究的热点问题。本文针对欠驱动水面艇运动控制系统,考虑其状态和输出受限的情况,结合反步法、障碍李雅普诺夫函数法、有限时间和预设时间控制理论等,研究了欠驱动水面艇的轨迹跟踪和编队控制问题,研究内容如下:首先,研究了全状态受限欠驱动水面艇的轨迹跟踪控制问题。针对水面艇的欠驱动结构,将原系统变换为两个子系统,同时对约束条件也进行相应变换;通过设计一个有限时间干扰观测器来估计水面艇受到的扰动,构造tan型障碍李亚普诺夫函数,保证变换后的系统不违反限制条件;设计相应的控制器输入,保证系统的误差能收敛到零;仿真结果证明了所设计方法的有效性。其次,研究了纵向速度和艏向角受限的多欠驱动水面艇协... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．２?ＵＳＶ实际轨迹和参考轨迹??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｖｅｓｓｅｌ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ??

?｜?｜?｜?｜?｜???０?５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０?４５?５０??ｔ／ｓ??Ｉ?｜?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ￣?￣??（，＾＾，■二??＿?＼?丨＼二７?—?一５＿??ｖ?：；?１４??－０．４?－?＾?｜?＿???Ｉ?１?Ｉ?＊?Ｌ?Ｉ?｜?｜?｜?｜?｜???０?５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０?４５?５０??ｔ／ｓ??图２．３系统（２．１１）的状态??Ｆｉｇ．?２．３?Ｔｈｅ?ｓｔａｔｅｓ?ｏｆ?ｓｙｓｔｅｍ?（２．１１）??图２．３表示ＵＳＶ经过一系列变换之后得到的误差跟踪系统（２．１１）的各个状态图，由??于（２．１１）为两个子系统，所以仿真分为两个子图，上面的子图为子系统（２．１Ｕ）的状态ｅ，、??ｅ２，下面的子图表示子系统（２．１１ｂ）的状态ｅ３、ｅ４、，为了更清晰的表示仿真结果，将??前１０秒的仿真结果画成小图加入其中。如图２．３所示，可以很明显的看出，变换后的系??统Ｐ．ｌ?１）的各个状态能收敛到零。??Ｉ?｜?■?＝＝ｎ?Ｉ?Ｉ??０．６?－?＇?＿ｘ?－??？「隱隊丽瞧濕规４??０?１０?２０?３０?４０?５０??ｔ／ｓ??Ｉ?Ｉ?Ｉ?ｉ?＾ｚ＾ｚｒ－??〇－０．１１?’尸一一?一??－０．２?／?ｒｅ?－??Ｑ?３??１＿０?５?１０?Ｉ?｜?１???０?１０?２０?３０?４０?５０??ｔ／ｓ??图２．４?ＵＳＶ各状态的跟踪误差??Ｆｉｇ．?２．４

图２．４?ＵＳＶ各状态的跟踪误差??Ｆｉｇ．?２．４?Ｔｈｅ?ＵＳＶ’ｓ?ｓｔａｔｅ?ｅｒｒｏｒｓ??

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3368912