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无人水面艇直线路径跟踪控制器的设计与实现
| 论文题名： | 无人水面艇直线路径跟踪控制器的设计与实现 |
| 关键词： | 无人水面艇;直线路径跟踪;控制器;设备设计;自适应性能 |
| 摘要： | 无人水面艇作为一种监测海洋环境、维护海洋权益和现代化军事作战的装备，具有广泛的应用前景，已成为了国内外智能化海洋装备的研究热点之一。在复杂多变的海洋环境中，能够自主的精确和快速跟踪期望的航迹路径是保证无人水面艇的安全航行和顺利完成指定任务的前提和基础，也是无人水面艇智能控制技术中自主运动控制研究的重点内容之一。因此，为了实现无人水面艇航迹的精确和快速的跟踪控制，本文将大连海事大学“蓝倍”号无人水面艇作为研究对象，针对其直线路径跟踪问题分别进行了直接航迹跟踪控制的仿真研究和间接航迹跟踪控制器的设计与验证工作，主要内容分为以下几部分: 首先，建立了无人艇的线性数学模型与非线性数学模型，根据实船操纵运动的实验数据对模型参数进行了辨识。在此基础上，设计了模糊自适应PID航向控制器，给出了模糊整定规则和控制参数，实现了控制的参数在线自整定，并在风、浪、流等干扰的情况下进行了航向跟踪控制的仿真。仿真结果表明，模糊自适应PID航向跟踪控制器具有良好的自适应性能。 其次，在对间接航迹跟踪控制方法的研究中，将Line-Of-Sight(LOS)制导算法与模糊自适应PID航向跟踪控制相结合，设计了一种基于LOS制导算法的无人水面艇直线路径跟踪控制器，仿真结果表明了该方法的有效性和可行性，可以应用于“蓝信”号无人水面艇的直线路径跟踪控制器的设计;在对直接航迹跟踪控制方法的研究中，利用反步法(Backstepping)，在考虑了无人水面艇舵机特性情况下，设计了一种包含舵机模型的无人水面艇直接航迹跟踪控制器，仿真结果表明了该控制器的直线航迹跟踪控制精度较高，响位较快，可为“蓝信”号无人水面艇直接航迹跟踪控制的研究提供参考。 最后，将设计的基于LOS制导算法的无入水面艇直线路径跟踪控制器应用到“蓝信”号无入水面艇航迹跟踪控制中。海上实船实验结果表明了该方法在实际海洋环境下的可行性和有效性，而且参数调节容易、控制精度高。 |
| 作者： | 史微微 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 赵永生;杜深良 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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