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欠驱动无人船航迹跟踪控制研究与仿真
| 论文题名： | 欠驱动无人船航迹跟踪控制研究与仿真 |
| 关键词： | 欠驱动系统;无人船;航迹跟踪;鲁棒控制 |
| 摘要： | 如今欠驱动无人船在环境监测方面得到了广泛的应用，许多无人船只有纵向推进器，由于较少的控制输入和三自由度，使得无人船系统被认为是典型的欠驱动系统。本文主要研究欠驱动无人船航迹跟踪的鲁棒控制问题。主要完成以下的研究工作: 首先，总结了船舶的航迹跟踪控制的研究现状，分析了欠驱动无人船运动控制系统的特性。通过建立附体坐标系和惯性坐标系，对无人船的运动学特点和受力进行分析，得到欠驱动无人船的运动学模型和动力学模型，经过合理的简化得到欠驱动无人船的三自由度运动数学模型。详细阐述了非线性系统稳定性理论，着重介绍本文所用到的李雅普诺夫稳定性理论。 而后，基于滑模变结构控制方法，设计了欠驱动无人船的航迹跟踪控制控制器。分别设计了运动学控制器和动力学滑模控制器。在运动学控制器中，设计了参考纵向速度和参考横向速度这两个虚拟控制律，用以实现无人船位置跟踪误差的收敛。在动力学滑模控制器中设计了纵向速度跟踪误差一阶指数稳定滑模面与横向速度跟踪误差的滑模面，设计了相应控制律并完成了稳定性分析。 最后，分析并设计了欠驱动无人船仿真实验系统，利用VC++和Matlab等开发工具，完成了主程序模块，数据存储模块等设计与编码工作。仿真结果显示，所设计的控制器具有良好的鲁棒性。 |
| 作者： | 梁奎 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 艾矫燕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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