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基于事件触发机制的多自主水面航行器编队控制研究
| 论文题名： | 基于事件触发机制的多自主水面航行器编队控制研究 |
| 关键词： | 水面航行器;编队控制;事件触发;输入饱和;执行器故障 |
| 摘要： | 建设交通强国是我国开启现代化新征程的一大重要规划。构建国家现代化综合交通网要求谋划海事的转型升级，建设便捷、高效、创新和安全的现代化海洋交通体系。由于自主水面航行器(AutonmousSurfaceVehicle，ASV)具有较强的自主能力，广泛的活动范围及较低的运行成本，近年来科研人员加大了对此类海洋装备的研究力度，力争占领海洋开发领域制高点。在实际中，常通过对多个ASV进行编队控制实现相互协作，共同完成指定目标。由于编队时ASV需要不断进行控制器更新并与邻居ASV进行信息交互，传统的连续控制方法会消耗大量资源。故本文主要对全驱动ASV采用事件触发控制策略，结合图论、滑模控制和稳定性理论等相关知识，研究多ASV的编队跟踪控制问题。主要从下列几个方面展开了研究： 1．为解决多ASV在模型不确定性、外部扰动及输入饱和情况下的事件触发编队控制问题，提出了一种交叉耦合事件触发滑模控制策略。使用观测器来估计由模型不确定性和外部扰动构成的总扰动，使用辅助动态系统处理执行器饱和问题，为了在跟踪指定轨迹的同时同步ASV之间的相对位置误差，实现高精度编队，设计了交叉耦合控制协议，并设计分布式事件触发控制策略来降低控制器更新的频次。 2．为解决干扰、输入饱和及执行器故障条件下的多ASV领航跟随编队控制问题，提出了一种自适应滑模事件触发控制方法。首先使用固定时间扩张状态观测器来估计由模型不确定性和外部扰动构成的总扰动，然后将领航跟随编队问题转化为集总跟踪误差系统的稳定性问题，设计具有自适应增益的滑模控制协议，使得系统即使在执行器故障和饱和约束下，该自适应模式也可以自动调整控制增益来保证正常编队，接着设计事件触发控制策略来有效降低控制器更新次数。 3．考虑在固定时间内对领航跟随多ASV系统进行编队控制问题，提出了一种积分滑模事件触发控制策略。首先对领航ASV设计控制律，使其在事件触发策略下能在固定时间内跟踪上理想轨迹，然后对跟随ASV提出一种结合积分滑模方法和事件触发机制的固定时间控制协议，使领航跟随编队得以实现。 |
| 作者： | 李云云 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 于双和 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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