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基于GPS导航的无人作业船航迹跟踪控制研究
| 论文题名： | 基于GPS导航的无人作业船航迹跟踪控制研究 |
| 关键词： | 无人作业船;航迹跟踪;卫星定位系统;建模仿真 |
| 摘要： | 随着自动化水平日益提高，水面无人作业船舶的研究愈来愈迫切，而无人作业船舶的航迹跟踪研究更是其中的热点问题。本课题以江苏大学电气学院和泰州常发农业技术有限公司共同研制的全自动无人作业船为研究平台，搭建了以Trimble BD982 GNSS系统为核心的差分定位系统，并利用AHRS航向姿态系统获取船舶的姿态信息。基于无人作业船舶的航迹控制数学模型，设计了滑模变结构航迹跟踪控制器，获得了很好的稳定性与跟随性。论文的主要研究内容及成果如下: 第一、本文设计了基于无人作业船硬件配置的导航系统，该系统中选用Trimble BD982GNSS板卡为核心处理芯片。该导航系统采用RTK定位测量模式，定位精度非常高。并运用与该系统配套的AHRS微型姿态模块测量船舶航向与姿态。完成对GPS定位数据的解析以及GPS系统调试工作。 第二、本文推导了无人作业船舶的水平面运动模型。以水面船舶的控制目标为划分依据，进一步得到无人船舶水平面运动的航向控制模型和航迹控制模型。为无人船舶的航迹跟踪控制问题奠定了基础。 第三、本文设计了联邦卡尔曼滤波器。该算法能够同时对系统的多个状态变量进行滤波，有效地降低系统的状态误差，进而保证了系统的实时性、稳定性，提高了航迹跟踪的精度。 第四、本文在正确描述直接航迹跟踪问题的基础上，将滑模变结构控制与欠驱动船舶航迹跟踪问题相结合。设计了基于欠驱动水面船舶的直接航迹跟踪滑模控制器。并对其稳定性与收敛性进行了论证。 通过Matlab/Simulink仿真及实验验证了基于船舶航迹跟踪模型设计的滑模控制器具有很好的收敛性以及跟随性。 |
| 作者： | 张云 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 赵德安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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